Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[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 #include "aacps.h"
35 #include "libavutil/libm.h"
36
37 #include <stdint.h>
38 #include <float.h>
39 #include <math.h>
40
41 #define ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET 2
42 #define NOISE_FLOOR_OFFSET 6.0f
43
44 /**
45  * SBR VLC tables
46  */
47 enum {
48     T_HUFFMAN_ENV_1_5DB,
49     F_HUFFMAN_ENV_1_5DB,
50     T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB,
51     F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB,
52     T_HUFFMAN_ENV_3_0DB,
53     F_HUFFMAN_ENV_3_0DB,
54     T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB,
55     F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB,
56     T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB,
57     T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB,
58 };
59
60 /**
61  * bs_frame_class - frame class of current SBR frame (14496-3 sp04 p98)
62  */
63 enum {
64     FIXFIX,
65     FIXVAR,
66     VARFIX,
67     VARVAR,
68 };
69
70 enum {
71     EXTENSION_ID_PS = 2,
72 };
73
74 static VLC vlc_sbr[10];
75 static const int8_t vlc_sbr_lav[10] =
76     { 60, 60, 24, 24, 31, 31, 12, 12, 31, 12 };
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;
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 = 1; n < 320; n++)
120         sbr_qmf_window_us[320 + n] = sbr_qmf_window_us[320 - n];
121     sbr_qmf_window_us[384] = -sbr_qmf_window_us[384];
122     sbr_qmf_window_us[512] = -sbr_qmf_window_us[512];
123
124     for (n = 0; n < 320; n++)
125         sbr_qmf_window_ds[n] = sbr_qmf_window_us[2*n];
126
127     ff_ps_init();
128 }
129
130 av_cold void ff_aac_sbr_ctx_init(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
131 {
132     float mdct_scale;
133     sbr->kx[0] = sbr->kx[1] = 32; //Typo in spec, kx' inits to 32
134     sbr->data[0].e_a[1] = sbr->data[1].e_a[1] = -1;
135     sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples_offset = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - (1280 - 128);
136     sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples_offset = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - (1280 - 128);
137     /* SBR requires samples to be scaled to +/-32768.0 to work correctly.
138      * mdct scale factors are adjusted to scale up from +/-1.0 at analysis
139      * and scale back down at synthesis. */
140     mdct_scale = ac->avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT ? 32768.0f : 1.0f;
141     ff_mdct_init(&sbr->mdct,     7, 1, 1.0 / (64 * mdct_scale));
142     ff_mdct_init(&sbr->mdct_ana, 7, 1, -2.0 * mdct_scale);
143     ff_ps_ctx_init(&sbr->ps);
144 }
145
146 av_cold void ff_aac_sbr_ctx_close(SpectralBandReplication *sbr)
147 {
148     ff_mdct_end(&sbr->mdct);
149     ff_mdct_end(&sbr->mdct_ana);
150 }
151
152 static int qsort_comparison_function_int16(const void *a, const void *b)
153 {
154     return *(const int16_t *)a - *(const int16_t *)b;
155 }
156
157 static inline int in_table_int16(const int16_t *table, int last_el, int16_t needle)
158 {
159     int i;
160     for (i = 0; i <= last_el; i++)
161         if (table[i] == needle)
162             return 1;
163     return 0;
164 }
165
166 /// Limiter Frequency Band Table (14496-3 sp04 p198)
167 static void sbr_make_f_tablelim(SpectralBandReplication *sbr)
168 {
169     int k;
170     if (sbr->bs_limiter_bands > 0) {
171         static const float bands_warped[3] = { 1.32715174233856803909f,   //2^(0.49/1.2)
172                                                1.18509277094158210129f,   //2^(0.49/2)
173                                                1.11987160404675912501f }; //2^(0.49/3)
174         const float lim_bands_per_octave_warped = bands_warped[sbr->bs_limiter_bands - 1];
175         int16_t patch_borders[7];
176         uint16_t *in = sbr->f_tablelim + 1, *out = sbr->f_tablelim;
177
178         patch_borders[0] = sbr->kx[1];
179         for (k = 1; k <= sbr->num_patches; k++)
180             patch_borders[k] = patch_borders[k-1] + sbr->patch_num_subbands[k-1];
181
182         memcpy(sbr->f_tablelim, sbr->f_tablelow,
183                (sbr->n[0] + 1) * sizeof(sbr->f_tablelow[0]));
184         if (sbr->num_patches > 1)
185             memcpy(sbr->f_tablelim + sbr->n[0] + 1, patch_borders + 1,
186                    (sbr->num_patches - 1) * sizeof(patch_borders[0]));
187
188         qsort(sbr->f_tablelim, sbr->num_patches + sbr->n[0],
189               sizeof(sbr->f_tablelim[0]),
190               qsort_comparison_function_int16);
191
192         sbr->n_lim = sbr->n[0] + sbr->num_patches - 1;
193         while (out < sbr->f_tablelim + sbr->n_lim) {
194             if (*in >= *out * lim_bands_per_octave_warped) {
195                 *++out = *in++;
196             } else if (*in == *out ||
197                 !in_table_int16(patch_borders, sbr->num_patches, *in)) {
198                 in++;
199                 sbr->n_lim--;
200             } else if (!in_table_int16(patch_borders, sbr->num_patches, *out)) {
201                 *out = *in++;
202                 sbr->n_lim--;
203             } else {
204                 *++out = *in++;
205             }
206         }
207     } else {
208         sbr->f_tablelim[0] = sbr->f_tablelow[0];
209         sbr->f_tablelim[1] = sbr->f_tablelow[sbr->n[0]];
210         sbr->n_lim = 1;
211     }
212 }
213
214 static unsigned int read_sbr_header(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb)
215 {
216     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
217     uint8_t bs_header_extra_1;
218     uint8_t bs_header_extra_2;
219     int old_bs_limiter_bands = sbr->bs_limiter_bands;
220     SpectrumParameters old_spectrum_params;
221
222     sbr->start = 1;
223
224     // Save last spectrum parameters variables to compare to new ones
225     memcpy(&old_spectrum_params, &sbr->spectrum_params, sizeof(SpectrumParameters));
226
227     sbr->bs_amp_res_header              = get_bits1(gb);
228     sbr->spectrum_params.bs_start_freq  = get_bits(gb, 4);
229     sbr->spectrum_params.bs_stop_freq   = get_bits(gb, 4);
230     sbr->spectrum_params.bs_xover_band  = get_bits(gb, 3);
231                                           skip_bits(gb, 2); // bs_reserved
232
233     bs_header_extra_1 = get_bits1(gb);
234     bs_header_extra_2 = get_bits1(gb);
235
236     if (bs_header_extra_1) {
237         sbr->spectrum_params.bs_freq_scale  = get_bits(gb, 2);
238         sbr->spectrum_params.bs_alter_scale = get_bits1(gb);
239         sbr->spectrum_params.bs_noise_bands = get_bits(gb, 2);
240     } else {
241         sbr->spectrum_params.bs_freq_scale  = 2;
242         sbr->spectrum_params.bs_alter_scale = 1;
243         sbr->spectrum_params.bs_noise_bands = 2;
244     }
245
246     // Check if spectrum parameters changed
247     if (memcmp(&old_spectrum_params, &sbr->spectrum_params, sizeof(SpectrumParameters)))
248         sbr->reset = 1;
249
250     if (bs_header_extra_2) {
251         sbr->bs_limiter_bands  = get_bits(gb, 2);
252         sbr->bs_limiter_gains  = get_bits(gb, 2);
253         sbr->bs_interpol_freq  = get_bits1(gb);
254         sbr->bs_smoothing_mode = get_bits1(gb);
255     } else {
256         sbr->bs_limiter_bands  = 2;
257         sbr->bs_limiter_gains  = 2;
258         sbr->bs_interpol_freq  = 1;
259         sbr->bs_smoothing_mode = 1;
260     }
261
262     if (sbr->bs_limiter_bands != old_bs_limiter_bands && !sbr->reset)
263         sbr_make_f_tablelim(sbr);
264
265     return get_bits_count(gb) - cnt;
266 }
267
268 static int array_min_int16(const int16_t *array, int nel)
269 {
270     int i, min = array[0];
271     for (i = 1; i < nel; i++)
272         min = FFMIN(array[i], min);
273     return min;
274 }
275
276 static void make_bands(int16_t* bands, int start, int stop, int num_bands)
277 {
278     int k, previous, present;
279     float base, prod;
280
281     base = powf((float)stop / start, 1.0f / num_bands);
282     prod = start;
283     previous = start;
284
285     for (k = 0; k < num_bands-1; k++) {
286         prod *= base;
287         present  = lrintf(prod);
288         bands[k] = present - previous;
289         previous = present;
290     }
291     bands[num_bands-1] = stop - previous;
292 }
293
294 static int check_n_master(AVCodecContext *avctx, int n_master, int bs_xover_band)
295 {
296     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
297     if (n_master <= 0) {
298         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid n_master: %d\n", n_master);
299         return -1;
300     }
301     if (bs_xover_band >= n_master) {
302         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
303                "Invalid bitstream, crossover band index beyond array bounds: %d\n",
304                bs_xover_band);
305         return -1;
306     }
307     return 0;
308 }
309
310 /// Master Frequency Band Table (14496-3 sp04 p194)
311 static int sbr_make_f_master(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
312                              SpectrumParameters *spectrum)
313 {
314     unsigned int temp, max_qmf_subbands;
315     unsigned int start_min, stop_min;
316     int k;
317     const int8_t *sbr_offset_ptr;
318     int16_t stop_dk[13];
319
320     if (sbr->sample_rate < 32000) {
321         temp = 3000;
322     } else if (sbr->sample_rate < 64000) {
323         temp = 4000;
324     } else
325         temp = 5000;
326
327     start_min = ((temp << 7) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
328     stop_min  = ((temp << 8) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
329
330     switch (sbr->sample_rate) {
331     case 16000:
332         sbr_offset_ptr = sbr_offset[0];
333         break;
334     case 22050:
335         sbr_offset_ptr = sbr_offset[1];
336         break;
337     case 24000:
338         sbr_offset_ptr = sbr_offset[2];
339         break;
340     case 32000:
341         sbr_offset_ptr = sbr_offset[3];
342         break;
343     case 44100: case 48000: case 64000:
344         sbr_offset_ptr = sbr_offset[4];
345         break;
346     case 88200: case 96000: case 128000: case 176400: case 192000:
347         sbr_offset_ptr = sbr_offset[5];
348         break;
349     default:
350         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
351                "Unsupported sample rate for SBR: %d\n", sbr->sample_rate);
352         return -1;
353     }
354
355     sbr->k[0] = start_min + sbr_offset_ptr[spectrum->bs_start_freq];
356
357     if (spectrum->bs_stop_freq < 14) {
358         sbr->k[2] = stop_min;
359         make_bands(stop_dk, stop_min, 64, 13);
360         qsort(stop_dk, 13, sizeof(stop_dk[0]), qsort_comparison_function_int16);
361         for (k = 0; k < spectrum->bs_stop_freq; k++)
362             sbr->k[2] += stop_dk[k];
363     } else if (spectrum->bs_stop_freq == 14) {
364         sbr->k[2] = 2*sbr->k[0];
365     } else if (spectrum->bs_stop_freq == 15) {
366         sbr->k[2] = 3*sbr->k[0];
367     } else {
368         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
369                "Invalid bs_stop_freq: %d\n", spectrum->bs_stop_freq);
370         return -1;
371     }
372     sbr->k[2] = FFMIN(64, sbr->k[2]);
373
374     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
375     if (sbr->sample_rate <= 32000) {
376         max_qmf_subbands = 48;
377     } else if (sbr->sample_rate == 44100) {
378         max_qmf_subbands = 35;
379     } else if (sbr->sample_rate >= 48000)
380         max_qmf_subbands = 32;
381
382     if (sbr->k[2] - sbr->k[0] > max_qmf_subbands) {
383         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
384                "Invalid bitstream, too many QMF subbands: %d\n", sbr->k[2] - sbr->k[0]);
385         return -1;
386     }
387
388     if (!spectrum->bs_freq_scale) {
389         int dk, k2diff;
390
391         dk = spectrum->bs_alter_scale + 1;
392         sbr->n_master = ((sbr->k[2] - sbr->k[0] + (dk&2)) >> dk) << 1;
393         if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
394             return -1;
395
396         for (k = 1; k <= sbr->n_master; k++)
397             sbr->f_master[k] = dk;
398
399         k2diff = sbr->k[2] - sbr->k[0] - sbr->n_master * dk;
400         if (k2diff < 0) {
401             sbr->f_master[1]--;
402             sbr->f_master[2]-= (k2diff < -1);
403         } else if (k2diff) {
404             sbr->f_master[sbr->n_master]++;
405         }
406
407         sbr->f_master[0] = sbr->k[0];
408         for (k = 1; k <= sbr->n_master; k++)
409             sbr->f_master[k] += sbr->f_master[k - 1];
410
411     } else {
412         int half_bands = 7 - spectrum->bs_freq_scale;      // bs_freq_scale  = {1,2,3}
413         int two_regions, num_bands_0;
414         int vdk0_max, vdk1_min;
415         int16_t vk0[49];
416
417         if (49 * sbr->k[2] > 110 * sbr->k[0]) {
418             two_regions = 1;
419             sbr->k[1] = 2 * sbr->k[0];
420         } else {
421             two_regions = 0;
422             sbr->k[1] = sbr->k[2];
423         }
424
425         num_bands_0 = lrintf(half_bands * log2f(sbr->k[1] / (float)sbr->k[0])) * 2;
426
427         if (num_bands_0 <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
428             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid num_bands_0: %d\n", num_bands_0);
429             return -1;
430         }
431
432         vk0[0] = 0;
433
434         make_bands(vk0+1, sbr->k[0], sbr->k[1], num_bands_0);
435
436         qsort(vk0 + 1, num_bands_0, sizeof(vk0[1]), qsort_comparison_function_int16);
437         vdk0_max = vk0[num_bands_0];
438
439         vk0[0] = sbr->k[0];
440         for (k = 1; k <= num_bands_0; k++) {
441             if (vk0[k] <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
442                 av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid vDk0[%d]: %d\n", k, vk0[k]);
443                 return -1;
444             }
445             vk0[k] += vk0[k-1];
446         }
447
448         if (two_regions) {
449             int16_t vk1[49];
450             float invwarp = spectrum->bs_alter_scale ? 0.76923076923076923077f
451                                                      : 1.0f; // bs_alter_scale = {0,1}
452             int num_bands_1 = lrintf(half_bands * invwarp *
453                                      log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->k[1])) * 2;
454
455             make_bands(vk1+1, sbr->k[1], sbr->k[2], num_bands_1);
456
457             vdk1_min = array_min_int16(vk1 + 1, num_bands_1);
458
459             if (vdk1_min < vdk0_max) {
460                 int change;
461                 qsort(vk1 + 1, num_bands_1, sizeof(vk1[1]), qsort_comparison_function_int16);
462                 change = FFMIN(vdk0_max - vk1[1], (vk1[num_bands_1] - vk1[1]) >> 1);
463                 vk1[1]           += change;
464                 vk1[num_bands_1] -= change;
465             }
466
467             qsort(vk1 + 1, num_bands_1, sizeof(vk1[1]), qsort_comparison_function_int16);
468
469             vk1[0] = sbr->k[1];
470             for (k = 1; k <= num_bands_1; k++) {
471                 if (vk1[k] <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
472                     av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid vDk1[%d]: %d\n", k, vk1[k]);
473                     return -1;
474                 }
475                 vk1[k] += vk1[k-1];
476             }
477
478             sbr->n_master = num_bands_0 + num_bands_1;
479             if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
480                 return -1;
481             memcpy(&sbr->f_master[0],               vk0,
482                    (num_bands_0 + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
483             memcpy(&sbr->f_master[num_bands_0 + 1], vk1 + 1,
484                     num_bands_1      * sizeof(sbr->f_master[0]));
485
486         } else {
487             sbr->n_master = num_bands_0;
488             if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
489                 return -1;
490             memcpy(sbr->f_master, vk0, (num_bands_0 + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
491         }
492     }
493
494     return 0;
495 }
496
497 /// High Frequency Generation - Patch Construction (14496-3 sp04 p216 fig. 4.46)
498 static int sbr_hf_calc_npatches(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
499 {
500     int i, k, sb = 0;
501     int msb = sbr->k[0];
502     int usb = sbr->kx[1];
503     int goal_sb = ((1000 << 11) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
504
505     sbr->num_patches = 0;
506
507     if (goal_sb < sbr->kx[1] + sbr->m[1]) {
508         for (k = 0; sbr->f_master[k] < goal_sb; k++) ;
509     } else
510         k = sbr->n_master;
511
512     do {
513         int odd = 0;
514         for (i = k; i == k || sb > (sbr->k[0] - 1 + msb - odd); i--) {
515             sb = sbr->f_master[i];
516             odd = (sb + sbr->k[0]) & 1;
517         }
518
519         // Requirements (14496-3 sp04 p205) sets the maximum number of patches to 5.
520         // After this check the final number of patches can still be six which is
521         // illegal however the Coding Technologies decoder check stream has a final
522         // count of 6 patches
523         if (sbr->num_patches > 5) {
524             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many patches: %d\n", sbr->num_patches);
525             return -1;
526         }
527
528         sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches]  = FFMAX(sb - usb, 0);
529         sbr->patch_start_subband[sbr->num_patches] = sbr->k[0] - odd - sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches];
530
531         if (sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches] > 0) {
532             usb = sb;
533             msb = sb;
534             sbr->num_patches++;
535         } else
536             msb = sbr->kx[1];
537
538         if (sbr->f_master[k] - sb < 3)
539             k = sbr->n_master;
540     } while (sb != sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
541
542     if (sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches-1] < 3 && sbr->num_patches > 1)
543         sbr->num_patches--;
544
545     return 0;
546 }
547
548 /// Derived Frequency Band Tables (14496-3 sp04 p197)
549 static int sbr_make_f_derived(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
550 {
551     int k, temp;
552
553     sbr->n[1] = sbr->n_master - sbr->spectrum_params.bs_xover_band;
554     sbr->n[0] = (sbr->n[1] + 1) >> 1;
555
556     memcpy(sbr->f_tablehigh, &sbr->f_master[sbr->spectrum_params.bs_xover_band],
557            (sbr->n[1] + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
558     sbr->m[1] = sbr->f_tablehigh[sbr->n[1]] - sbr->f_tablehigh[0];
559     sbr->kx[1] = sbr->f_tablehigh[0];
560
561     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
562     if (sbr->kx[1] + sbr->m[1] > 64) {
563         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
564                "Stop frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
565         return -1;
566     }
567     if (sbr->kx[1] > 32) {
568         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Start frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1]);
569         return -1;
570     }
571
572     sbr->f_tablelow[0] = sbr->f_tablehigh[0];
573     temp = sbr->n[1] & 1;
574     for (k = 1; k <= sbr->n[0]; k++)
575         sbr->f_tablelow[k] = sbr->f_tablehigh[2 * k - temp];
576
577     sbr->n_q = FFMAX(1, lrintf(sbr->spectrum_params.bs_noise_bands *
578                                log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->kx[1]))); // 0 <= bs_noise_bands <= 3
579     if (sbr->n_q > 5) {
580         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many noise floor scale factors: %d\n", sbr->n_q);
581         return -1;
582     }
583
584     sbr->f_tablenoise[0] = sbr->f_tablelow[0];
585     temp = 0;
586     for (k = 1; k <= sbr->n_q; k++) {
587         temp += (sbr->n[0] - temp) / (sbr->n_q + 1 - k);
588         sbr->f_tablenoise[k] = sbr->f_tablelow[temp];
589     }
590
591     if (sbr_hf_calc_npatches(ac, sbr) < 0)
592         return -1;
593
594     sbr_make_f_tablelim(sbr);
595
596     sbr->data[0].f_indexnoise = 0;
597     sbr->data[1].f_indexnoise = 0;
598
599     return 0;
600 }
601
602 static av_always_inline void get_bits1_vector(GetBitContext *gb, uint8_t *vec,
603                                               int elements)
604 {
605     int i;
606     for (i = 0; i < elements; i++) {
607         vec[i] = get_bits1(gb);
608     }
609 }
610
611 /** ceil(log2(index+1)) */
612 static const int8_t ceil_log2[] = {
613     0, 1, 2, 2, 3, 3,
614 };
615
616 static int read_sbr_grid(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
617                          GetBitContext *gb, SBRData *ch_data)
618 {
619     int i;
620     unsigned bs_pointer = 0;
621     // frameLengthFlag ? 15 : 16; 960 sample length frames unsupported; this value is numTimeSlots
622     int abs_bord_trail = 16;
623     int num_rel_lead, num_rel_trail;
624     unsigned bs_num_env_old = ch_data->bs_num_env;
625
626     ch_data->bs_freq_res[0] = ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env];
627     ch_data->bs_amp_res = sbr->bs_amp_res_header;
628     ch_data->t_env_num_env_old = ch_data->t_env[bs_num_env_old];
629
630     switch (ch_data->bs_frame_class = get_bits(gb, 2)) {
631     case FIXFIX:
632         ch_data->bs_num_env                 = 1 << get_bits(gb, 2);
633         num_rel_lead                        = ch_data->bs_num_env - 1;
634         if (ch_data->bs_num_env == 1)
635             ch_data->bs_amp_res = 0;
636
637         if (ch_data->bs_num_env > 4) {
638             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
639                    "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in FIXFIX type SBR frame: %d\n",
640                    ch_data->bs_num_env);
641             return -1;
642         }
643
644         ch_data->t_env[0]                   = 0;
645         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
646
647         abs_bord_trail = (abs_bord_trail + (ch_data->bs_num_env >> 1)) /
648                    ch_data->bs_num_env;
649         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
650             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + abs_bord_trail;
651
652         ch_data->bs_freq_res[1] = get_bits1(gb);
653         for (i = 1; i < ch_data->bs_num_env; i++)
654             ch_data->bs_freq_res[i + 1] = ch_data->bs_freq_res[1];
655         break;
656     case FIXVAR:
657         abs_bord_trail                     += get_bits(gb, 2);
658         num_rel_trail                       = get_bits(gb, 2);
659         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_trail + 1;
660         ch_data->t_env[0]                   = 0;
661         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
662
663         for (i = 0; i < num_rel_trail; i++)
664             ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - 1 - i] =
665                 ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - i] - 2 * get_bits(gb, 2) - 2;
666
667         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
668
669         for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env; i++)
670             ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env - i] = get_bits1(gb);
671         break;
672     case VARFIX:
673         ch_data->t_env[0]                   = get_bits(gb, 2);
674         num_rel_lead                        = get_bits(gb, 2);
675         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_lead + 1;
676         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
677
678         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
679             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
680
681         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
682
683         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env);
684         break;
685     case VARVAR:
686         ch_data->t_env[0]                   = get_bits(gb, 2);
687         abs_bord_trail                     += get_bits(gb, 2);
688         num_rel_lead                        = get_bits(gb, 2);
689         num_rel_trail                       = get_bits(gb, 2);
690         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_lead + num_rel_trail + 1;
691
692         if (ch_data->bs_num_env > 5) {
693             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
694                    "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in VARVAR type SBR frame: %d\n",
695                    ch_data->bs_num_env);
696             return -1;
697         }
698
699         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
700
701         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
702             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
703         for (i = 0; i < num_rel_trail; i++)
704             ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - 1 - i] =
705                 ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - i] - 2 * get_bits(gb, 2) - 2;
706
707         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
708
709         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env);
710         break;
711     }
712
713     if (bs_pointer > ch_data->bs_num_env + 1) {
714         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
715                "Invalid bitstream, bs_pointer points to a middle noise border outside the time borders table: %d\n",
716                bs_pointer);
717         return -1;
718     }
719
720     for (i = 1; i <= ch_data->bs_num_env; i++) {
721         if (ch_data->t_env[i-1] > ch_data->t_env[i]) {
722             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Non monotone time borders\n");
723             return -1;
724         }
725     }
726
727     ch_data->bs_num_noise = (ch_data->bs_num_env > 1) + 1;
728
729     ch_data->t_q[0]                     = ch_data->t_env[0];
730     ch_data->t_q[ch_data->bs_num_noise] = ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env];
731     if (ch_data->bs_num_noise > 1) {
732         unsigned int idx;
733         if (ch_data->bs_frame_class == FIXFIX) {
734             idx = ch_data->bs_num_env >> 1;
735         } else if (ch_data->bs_frame_class & 1) { // FIXVAR or VARVAR
736             idx = ch_data->bs_num_env - FFMAX(bs_pointer - 1, 1);
737         } else { // VARFIX
738             if (!bs_pointer)
739                 idx = 1;
740             else if (bs_pointer == 1)
741                 idx = ch_data->bs_num_env - 1;
742             else // bs_pointer > 1
743                 idx = bs_pointer - 1;
744         }
745         ch_data->t_q[1] = ch_data->t_env[idx];
746     }
747
748     ch_data->e_a[0] = -(ch_data->e_a[1] != bs_num_env_old); // l_APrev
749     ch_data->e_a[1] = -1;
750     if ((ch_data->bs_frame_class & 1) && bs_pointer) { // FIXVAR or VARVAR and bs_pointer != 0
751         ch_data->e_a[1] = ch_data->bs_num_env + 1 - bs_pointer;
752     } else if ((ch_data->bs_frame_class == 2) && (bs_pointer > 1)) // VARFIX and bs_pointer > 1
753         ch_data->e_a[1] = bs_pointer - 1;
754
755     return 0;
756 }
757
758 static void copy_sbr_grid(SBRData *dst, const SBRData *src) {
759     //These variables are saved from the previous frame rather than copied
760     dst->bs_freq_res[0]    = dst->bs_freq_res[dst->bs_num_env];
761     dst->t_env_num_env_old = dst->t_env[dst->bs_num_env];
762     dst->e_a[0]            = -(dst->e_a[1] != dst->bs_num_env);
763
764     //These variables are read from the bitstream and therefore copied
765     memcpy(dst->bs_freq_res+1, src->bs_freq_res+1, sizeof(dst->bs_freq_res)-sizeof(*dst->bs_freq_res));
766     memcpy(dst->t_env,         src->t_env,         sizeof(dst->t_env));
767     memcpy(dst->t_q,           src->t_q,           sizeof(dst->t_q));
768     dst->bs_num_env        = src->bs_num_env;
769     dst->bs_amp_res        = src->bs_amp_res;
770     dst->bs_num_noise      = src->bs_num_noise;
771     dst->bs_frame_class    = src->bs_frame_class;
772     dst->e_a[1]            = src->e_a[1];
773 }
774
775 /// Read how the envelope and noise floor data is delta coded
776 static void read_sbr_dtdf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
777                           SBRData *ch_data)
778 {
779     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_env,   ch_data->bs_num_env);
780     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_noise, ch_data->bs_num_noise);
781 }
782
783 /// Read inverse filtering data
784 static void read_sbr_invf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
785                           SBRData *ch_data)
786 {
787     int i;
788
789     memcpy(ch_data->bs_invf_mode[1], ch_data->bs_invf_mode[0], 5 * sizeof(uint8_t));
790     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
791         ch_data->bs_invf_mode[0][i] = get_bits(gb, 2);
792 }
793
794 static void read_sbr_envelope(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
795                               SBRData *ch_data, int ch)
796 {
797     int bits;
798     int i, j, k;
799     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
800     int t_lav, f_lav;
801     const int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
802     const int odd = sbr->n[1] & 1;
803
804     if (sbr->bs_coupling && ch) {
805         if (ch_data->bs_amp_res) {
806             bits   = 5;
807             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
808             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
809             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
810             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
811         } else {
812             bits   = 6;
813             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
814             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
815             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
816             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
817         }
818     } else {
819         if (ch_data->bs_amp_res) {
820             bits   = 6;
821             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
822             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
823             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
824             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
825         } else {
826             bits   = 7;
827             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
828             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
829             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
830             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
831         }
832     }
833
834     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env; i++) {
835         if (ch_data->bs_df_env[i]) {
836             // bs_freq_res[0] == bs_freq_res[bs_num_env] from prev frame
837             if (ch_data->bs_freq_res[i + 1] == ch_data->bs_freq_res[i]) {
838                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
839                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
840             } else if (ch_data->bs_freq_res[i + 1]) {
841                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
842                     k = (j + odd) >> 1; // find k such that f_tablelow[k] <= f_tablehigh[j] < f_tablelow[k + 1]
843                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
844                 }
845             } else {
846                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
847                     k = j ? 2*j - odd : 0; // find k such that f_tablehigh[k] == f_tablelow[j]
848                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
849                 }
850             }
851         } else {
852             ch_data->env_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, bits); // bs_env_start_value_balance
853             for (j = 1; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
854                 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);
855         }
856     }
857
858     //assign 0th elements of env_facs from last elements
859     memcpy(ch_data->env_facs[0], ch_data->env_facs[ch_data->bs_num_env],
860            sizeof(ch_data->env_facs[0]));
861 }
862
863 static void read_sbr_noise(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
864                            SBRData *ch_data, int ch)
865 {
866     int i, j;
867     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
868     int t_lav, f_lav;
869     int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
870
871     if (sbr->bs_coupling && ch) {
872         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB].table;
873         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB];
874         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
875         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
876     } else {
877         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB].table;
878         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB];
879         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
880         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
881     }
882
883     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_noise; i++) {
884         if (ch_data->bs_df_noise[i]) {
885             for (j = 0; j < sbr->n_q; j++)
886                 ch_data->noise_facs[i + 1][j] = ch_data->noise_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 2) - t_lav);
887         } else {
888             ch_data->noise_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, 5); // bs_noise_start_value_balance or bs_noise_start_value_level
889             for (j = 1; j < sbr->n_q; j++)
890                 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);
891         }
892     }
893
894     //assign 0th elements of noise_facs from last elements
895     memcpy(ch_data->noise_facs[0], ch_data->noise_facs[ch_data->bs_num_noise],
896            sizeof(ch_data->noise_facs[0]));
897 }
898
899 static void read_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
900                                GetBitContext *gb,
901                                int bs_extension_id, int *num_bits_left)
902 {
903     switch (bs_extension_id) {
904     case EXTENSION_ID_PS:
905         if (!ac->m4ac.ps) {
906             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Parametric Stereo signaled to be not-present but was found in the bitstream.\n");
907             skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
908             *num_bits_left = 0;
909         } else {
910 #if 1
911             *num_bits_left -= ff_ps_read_data(ac->avctx, gb, &sbr->ps, *num_bits_left);
912 #else
913             av_log_missing_feature(ac->avctx, "Parametric Stereo is", 0);
914             skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
915             *num_bits_left = 0;
916 #endif
917         }
918         break;
919     default:
920         av_log_missing_feature(ac->avctx, "Reserved SBR extensions are", 1);
921         skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
922         *num_bits_left = 0;
923         break;
924     }
925 }
926
927 static int read_sbr_single_channel_element(AACContext *ac,
928                                             SpectralBandReplication *sbr,
929                                             GetBitContext *gb)
930 {
931     if (get_bits1(gb)) // bs_data_extra
932         skip_bits(gb, 4); // bs_reserved
933
934     if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
935         return -1;
936     read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
937     read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
938     read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
939     read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
940
941     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
942         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
943
944     return 0;
945 }
946
947 static int read_sbr_channel_pair_element(AACContext *ac,
948                                           SpectralBandReplication *sbr,
949                                           GetBitContext *gb)
950 {
951     if (get_bits1(gb))    // bs_data_extra
952         skip_bits(gb, 8); // bs_reserved
953
954     if ((sbr->bs_coupling = get_bits1(gb))) {
955         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
956             return -1;
957         copy_sbr_grid(&sbr->data[1], &sbr->data[0]);
958         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
959         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
960         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
961         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[1], sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
962         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sbr->data[0].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
963         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
964         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
965         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
966         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
967     } else {
968         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]) ||
969             read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[1]))
970             return -1;
971         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
972         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
973         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
974         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
975         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
976         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
977         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
978         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
979     }
980
981     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
982         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
983     if ((sbr->data[1].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
984         get_bits1_vector(gb, sbr->data[1].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
985
986     return 0;
987 }
988
989 static unsigned int read_sbr_data(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
990                                   GetBitContext *gb, int id_aac)
991 {
992     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
993
994     if (id_aac == TYPE_SCE || id_aac == TYPE_CCE) {
995         if (read_sbr_single_channel_element(ac, sbr, gb)) {
996             sbr->start = 0;
997             return get_bits_count(gb) - cnt;
998         }
999     } else if (id_aac == TYPE_CPE) {
1000         if (read_sbr_channel_pair_element(ac, sbr, gb)) {
1001             sbr->start = 0;
1002             return get_bits_count(gb) - cnt;
1003         }
1004     } else {
1005         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1006             "Invalid bitstream - cannot apply SBR to element type %d\n", id_aac);
1007         sbr->start = 0;
1008         return get_bits_count(gb) - cnt;
1009     }
1010     if (get_bits1(gb)) { // bs_extended_data
1011         int num_bits_left = get_bits(gb, 4); // bs_extension_size
1012         if (num_bits_left == 15)
1013             num_bits_left += get_bits(gb, 8); // bs_esc_count
1014
1015         num_bits_left <<= 3;
1016         while (num_bits_left > 7) {
1017             num_bits_left -= 2;
1018             read_sbr_extension(ac, sbr, gb, get_bits(gb, 2), &num_bits_left); // bs_extension_id
1019         }
1020         if (num_bits_left < 0) {
1021             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "SBR Extension over read.\n");
1022         }
1023         if (num_bits_left > 0)
1024             skip_bits(gb, num_bits_left);
1025     }
1026
1027     return get_bits_count(gb) - cnt;
1028 }
1029
1030 static void sbr_reset(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
1031 {
1032     int err;
1033     err = sbr_make_f_master(ac, sbr, &sbr->spectrum_params);
1034     if (err >= 0)
1035         err = sbr_make_f_derived(ac, sbr);
1036     if (err < 0) {
1037         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1038                "SBR reset failed. Switching SBR to pure upsampling mode.\n");
1039         sbr->start = 0;
1040     }
1041 }
1042
1043 /**
1044  * Decode Spectral Band Replication extension data; reference: table 4.55.
1045  *
1046  * @param   crc flag indicating the presence of CRC checksum
1047  * @param   cnt length of TYPE_FIL syntactic element in bytes
1048  *
1049  * @return  Returns number of bytes consumed from the TYPE_FIL element.
1050  */
1051 int ff_decode_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1052                             GetBitContext *gb_host, int crc, int cnt, int id_aac)
1053 {
1054     unsigned int num_sbr_bits = 0, num_align_bits;
1055     unsigned bytes_read;
1056     GetBitContext gbc = *gb_host, *gb = &gbc;
1057     skip_bits_long(gb_host, cnt*8 - 4);
1058
1059     sbr->reset = 0;
1060
1061     if (!sbr->sample_rate)
1062         sbr->sample_rate = 2 * ac->m4ac.sample_rate; //TODO use the nominal sample rate for arbitrary sample rate support
1063     if (!ac->m4ac.ext_sample_rate)
1064         ac->m4ac.ext_sample_rate = 2 * ac->m4ac.sample_rate;
1065
1066     if (crc) {
1067         skip_bits(gb, 10); // bs_sbr_crc_bits; TODO - implement CRC check
1068         num_sbr_bits += 10;
1069     }
1070
1071     //Save some state from the previous frame.
1072     sbr->kx[0] = sbr->kx[1];
1073     sbr->m[0] = sbr->m[1];
1074
1075     num_sbr_bits++;
1076     if (get_bits1(gb)) // bs_header_flag
1077         num_sbr_bits += read_sbr_header(sbr, gb);
1078
1079     if (sbr->reset)
1080         sbr_reset(ac, sbr);
1081
1082     if (sbr->start)
1083         num_sbr_bits  += read_sbr_data(ac, sbr, gb, id_aac);
1084
1085     num_align_bits = ((cnt << 3) - 4 - num_sbr_bits) & 7;
1086     bytes_read = ((num_sbr_bits + num_align_bits + 4) >> 3);
1087
1088     if (bytes_read > cnt) {
1089         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1090                "Expected to read %d SBR bytes actually read %d.\n", cnt, bytes_read);
1091     }
1092     return cnt;
1093 }
1094
1095 /// Dequantization and stereo decoding (14496-3 sp04 p203)
1096 static void sbr_dequant(SpectralBandReplication *sbr, int id_aac)
1097 {
1098     int k, e;
1099     int ch;
1100
1101     if (id_aac == TYPE_CPE && sbr->bs_coupling) {
1102         float alpha      = sbr->data[0].bs_amp_res ?  1.0f :  0.5f;
1103         float pan_offset = sbr->data[0].bs_amp_res ? 12.0f : 24.0f;
1104         for (e = 1; e <= sbr->data[0].bs_num_env; e++) {
1105             for (k = 0; k < sbr->n[sbr->data[0].bs_freq_res[e]]; k++) {
1106                 float temp1 = exp2f(sbr->data[0].env_facs[e][k] * alpha + 7.0f);
1107                 float temp2 = exp2f((pan_offset - sbr->data[1].env_facs[e][k]) * alpha);
1108                 float fac   = temp1 / (1.0f + temp2);
1109                 sbr->data[0].env_facs[e][k] = fac;
1110                 sbr->data[1].env_facs[e][k] = fac * temp2;
1111             }
1112         }
1113         for (e = 1; e <= sbr->data[0].bs_num_noise; e++) {
1114             for (k = 0; k < sbr->n_q; k++) {
1115                 float temp1 = exp2f(NOISE_FLOOR_OFFSET - sbr->data[0].noise_facs[e][k] + 1);
1116                 float temp2 = exp2f(12 - sbr->data[1].noise_facs[e][k]);
1117                 float fac   = temp1 / (1.0f + temp2);
1118                 sbr->data[0].noise_facs[e][k] = fac;
1119                 sbr->data[1].noise_facs[e][k] = fac * temp2;
1120             }
1121         }
1122     } else { // SCE or one non-coupled CPE
1123         for (ch = 0; ch < (id_aac == TYPE_CPE) + 1; ch++) {
1124             float alpha = sbr->data[ch].bs_amp_res ? 1.0f : 0.5f;
1125             for (e = 1; e <= sbr->data[ch].bs_num_env; e++)
1126                 for (k = 0; k < sbr->n[sbr->data[ch].bs_freq_res[e]]; k++)
1127                     sbr->data[ch].env_facs[e][k] =
1128                         exp2f(alpha * sbr->data[ch].env_facs[e][k] + 6.0f);
1129             for (e = 1; e <= sbr->data[ch].bs_num_noise; e++)
1130                 for (k = 0; k < sbr->n_q; k++)
1131                     sbr->data[ch].noise_facs[e][k] =
1132                         exp2f(NOISE_FLOOR_OFFSET - sbr->data[ch].noise_facs[e][k]);
1133         }
1134     }
1135 }
1136
1137 /**
1138  * Analysis QMF Bank (14496-3 sp04 p206)
1139  *
1140  * @param   x       pointer to the beginning of the first sample window
1141  * @param   W       array of complex-valued samples split into subbands
1142  */
1143 static void sbr_qmf_analysis(DSPContext *dsp, FFTContext *mdct, const float *in, float *x,
1144                              float z[320], float W[2][32][32][2])
1145 {
1146     int i, k;
1147     memcpy(W[0], W[1], sizeof(W[0]));
1148     memcpy(x    , x+1024, (320-32)*sizeof(x[0]));
1149     memcpy(x+288, in,         1024*sizeof(x[0]));
1150     for (i = 0; i < 32; i++) { // numTimeSlots*RATE = 16*2 as 960 sample frames
1151                                // are not supported
1152         dsp->vector_fmul_reverse(z, sbr_qmf_window_ds, x, 320);
1153         for (k = 0; k < 64; k++) {
1154             float f = z[k] + z[k + 64] + z[k + 128] + z[k + 192] + z[k + 256];
1155             z[k] = f;
1156         }
1157         //Shuffle to IMDCT
1158         z[64] = z[0];
1159         for (k = 1; k < 32; k++) {
1160             z[64+2*k-1] =  z[   k];
1161             z[64+2*k  ] = -z[64-k];
1162         }
1163         z[64+63] = z[32];
1164
1165         mdct->imdct_half(mdct, z, z+64);
1166         for (k = 0; k < 32; k++) {
1167             W[1][i][k][0] = -z[63-k];
1168             W[1][i][k][1] = z[k];
1169         }
1170         x += 32;
1171     }
1172 }
1173
1174 /**
1175  * Synthesis QMF Bank (14496-3 sp04 p206) and Downsampled Synthesis QMF Bank
1176  * (14496-3 sp04 p206)
1177  */
1178 static void sbr_qmf_synthesis(DSPContext *dsp, FFTContext *mdct,
1179                               float *out, float X[2][38][64],
1180                               float mdct_buf[2][64],
1181                               float *v0, int *v_off, const unsigned int div)
1182 {
1183     int i, n;
1184     const float *sbr_qmf_window = div ? sbr_qmf_window_ds : sbr_qmf_window_us;
1185     float *v;
1186     for (i = 0; i < 32; i++) {
1187         if (*v_off == 0) {
1188             int saved_samples = (1280 - 128) >> div;
1189             memcpy(&v0[SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples], v0, saved_samples * sizeof(float));
1190             *v_off = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples - (128 >> div);
1191         } else {
1192             *v_off -= 128 >> div;
1193         }
1194         v = v0 + *v_off;
1195         if (div) {
1196             for (n = 0; n < 32; n++) {
1197                 X[0][i][   n] = -X[0][i][n];
1198                 X[0][i][32+n] =  X[1][i][31-n];
1199             }
1200             mdct->imdct_half(mdct, mdct_buf[0], X[0][i]);
1201             for (n = 0; n < 32; n++) {
1202                 v[     n] =  mdct_buf[0][63 - 2*n];
1203                 v[63 - n] = -mdct_buf[0][62 - 2*n];
1204             }
1205         } else {
1206             for (n = 1; n < 64; n+=2) {
1207                 X[1][i][n] = -X[1][i][n];
1208             }
1209             mdct->imdct_half(mdct, mdct_buf[0], X[0][i]);
1210             mdct->imdct_half(mdct, mdct_buf[1], X[1][i]);
1211             for (n = 0; n < 64; n++) {
1212                 v[      n] = -mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1213                 v[127 - n] =  mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1214             }
1215         }
1216         dsp->vector_fmul_add(out, v                , sbr_qmf_window               , zero64, 64 >> div);
1217         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 192 >> div), sbr_qmf_window + ( 64 >> div), out   , 64 >> div);
1218         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 256 >> div), sbr_qmf_window + (128 >> div), out   , 64 >> div);
1219         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 448 >> div), sbr_qmf_window + (192 >> div), out   , 64 >> div);
1220         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 512 >> div), sbr_qmf_window + (256 >> div), out   , 64 >> div);
1221         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 704 >> div), sbr_qmf_window + (320 >> div), out   , 64 >> div);
1222         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 768 >> div), sbr_qmf_window + (384 >> div), out   , 64 >> div);
1223         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 960 >> div), sbr_qmf_window + (448 >> div), out   , 64 >> div);
1224         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1024 >> div), sbr_qmf_window + (512 >> div), out   , 64 >> div);
1225         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1216 >> div), sbr_qmf_window + (576 >> div), out   , 64 >> div);
1226         out += 64 >> div;
1227     }
1228 }
1229
1230 static void autocorrelate(const float x[40][2], float phi[3][2][2], int lag)
1231 {
1232     int i;
1233     float real_sum = 0.0f;
1234     float imag_sum = 0.0f;
1235     if (lag) {
1236         for (i = 1; i < 38; i++) {
1237             real_sum += x[i][0] * x[i+lag][0] + x[i][1] * x[i+lag][1];
1238             imag_sum += x[i][0] * x[i+lag][1] - x[i][1] * x[i+lag][0];
1239         }
1240         phi[2-lag][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[lag][0] + x[ 0][1] * x[lag][1];
1241         phi[2-lag][1][1] = imag_sum + x[ 0][0] * x[lag][1] - x[ 0][1] * x[lag][0];
1242         if (lag == 1) {
1243             phi[0][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[39][0] + x[38][1] * x[39][1];
1244             phi[0][0][1] = imag_sum + x[38][0] * x[39][1] - x[38][1] * x[39][0];
1245         }
1246     } else {
1247         for (i = 1; i < 38; i++) {
1248             real_sum += x[i][0] * x[i][0] + x[i][1] * x[i][1];
1249         }
1250         phi[2][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[ 0][0] + x[ 0][1] * x[ 0][1];
1251         phi[1][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[38][0] + x[38][1] * x[38][1];
1252     }
1253 }
1254
1255 /** High Frequency Generation (14496-3 sp04 p214+) and Inverse Filtering
1256  * (14496-3 sp04 p214)
1257  * Warning: This routine does not seem numerically stable.
1258  */
1259 static void sbr_hf_inverse_filter(float (*alpha0)[2], float (*alpha1)[2],
1260                                   const float X_low[32][40][2], int k0)
1261 {
1262     int k;
1263     for (k = 0; k < k0; k++) {
1264         float phi[3][2][2], dk;
1265
1266         autocorrelate(X_low[k], phi, 0);
1267         autocorrelate(X_low[k], phi, 1);
1268         autocorrelate(X_low[k], phi, 2);
1269
1270         dk =  phi[2][1][0] * phi[1][0][0] -
1271              (phi[1][1][0] * phi[1][1][0] + phi[1][1][1] * phi[1][1][1]) / 1.000001f;
1272
1273         if (!dk) {
1274             alpha1[k][0] = 0;
1275             alpha1[k][1] = 0;
1276         } else {
1277             float temp_real, temp_im;
1278             temp_real = phi[0][0][0] * phi[1][1][0] -
1279                         phi[0][0][1] * phi[1][1][1] -
1280                         phi[0][1][0] * phi[1][0][0];
1281             temp_im   = phi[0][0][0] * phi[1][1][1] +
1282                         phi[0][0][1] * phi[1][1][0] -
1283                         phi[0][1][1] * phi[1][0][0];
1284
1285             alpha1[k][0] = temp_real / dk;
1286             alpha1[k][1] = temp_im   / dk;
1287         }
1288
1289         if (!phi[1][0][0]) {
1290             alpha0[k][0] = 0;
1291             alpha0[k][1] = 0;
1292         } else {
1293             float temp_real, temp_im;
1294             temp_real = phi[0][0][0] + alpha1[k][0] * phi[1][1][0] +
1295                                        alpha1[k][1] * phi[1][1][1];
1296             temp_im   = phi[0][0][1] + alpha1[k][1] * phi[1][1][0] -
1297                                        alpha1[k][0] * phi[1][1][1];
1298
1299             alpha0[k][0] = -temp_real / phi[1][0][0];
1300             alpha0[k][1] = -temp_im   / phi[1][0][0];
1301         }
1302
1303         if (alpha1[k][0] * alpha1[k][0] + alpha1[k][1] * alpha1[k][1] >= 16.0f ||
1304            alpha0[k][0] * alpha0[k][0] + alpha0[k][1] * alpha0[k][1] >= 16.0f) {
1305             alpha1[k][0] = 0;
1306             alpha1[k][1] = 0;
1307             alpha0[k][0] = 0;
1308             alpha0[k][1] = 0;
1309         }
1310     }
1311 }
1312
1313 /// Chirp Factors (14496-3 sp04 p214)
1314 static void sbr_chirp(SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1315 {
1316     int i;
1317     float new_bw;
1318     static const float bw_tab[] = { 0.0f, 0.75f, 0.9f, 0.98f };
1319
1320     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++) {
1321         if (ch_data->bs_invf_mode[0][i] + ch_data->bs_invf_mode[1][i] == 1) {
1322             new_bw = 0.6f;
1323         } else
1324             new_bw = bw_tab[ch_data->bs_invf_mode[0][i]];
1325
1326         if (new_bw < ch_data->bw_array[i]) {
1327             new_bw = 0.75f    * new_bw + 0.25f    * ch_data->bw_array[i];
1328         } else
1329             new_bw = 0.90625f * new_bw + 0.09375f * ch_data->bw_array[i];
1330         ch_data->bw_array[i] = new_bw < 0.015625f ? 0.0f : new_bw;
1331     }
1332 }
1333
1334 /// Generate the subband filtered lowband
1335 static int sbr_lf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1336                       float X_low[32][40][2], const float W[2][32][32][2])
1337 {
1338     int i, k;
1339     const int t_HFGen = 8;
1340     const int i_f = 32;
1341     memset(X_low, 0, 32*sizeof(*X_low));
1342     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1343         for (i = t_HFGen; i < i_f + t_HFGen; i++) {
1344             X_low[k][i][0] = W[1][i - t_HFGen][k][0];
1345             X_low[k][i][1] = W[1][i - t_HFGen][k][1];
1346         }
1347     }
1348     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1349         for (i = 0; i < t_HFGen; i++) {
1350             X_low[k][i][0] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][0];
1351             X_low[k][i][1] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][1];
1352         }
1353     }
1354     return 0;
1355 }
1356
1357 /// High Frequency Generator (14496-3 sp04 p215)
1358 static int sbr_hf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1359                       float X_high[64][40][2], const float X_low[32][40][2],
1360                       const float (*alpha0)[2], const float (*alpha1)[2],
1361                       const float bw_array[5], const uint8_t *t_env,
1362                       int bs_num_env)
1363 {
1364     int i, j, x;
1365     int g = 0;
1366     int k = sbr->kx[1];
1367     for (j = 0; j < sbr->num_patches; j++) {
1368         for (x = 0; x < sbr->patch_num_subbands[j]; x++, k++) {
1369             float alpha[4];
1370             const int p = sbr->patch_start_subband[j] + x;
1371             while (g <= sbr->n_q && k >= sbr->f_tablenoise[g])
1372                 g++;
1373             g--;
1374
1375             if (g < 0) {
1376                 av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1377                        "ERROR : no subband found for frequency %d\n", k);
1378                 return -1;
1379             }
1380
1381             alpha[0] = alpha1[p][0] * bw_array[g] * bw_array[g];
1382             alpha[1] = alpha1[p][1] * bw_array[g] * bw_array[g];
1383             alpha[2] = alpha0[p][0] * bw_array[g];
1384             alpha[3] = alpha0[p][1] * bw_array[g];
1385
1386             for (i = 2 * t_env[0]; i < 2 * t_env[bs_num_env]; i++) {
1387                 const int idx = i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1388                 X_high[k][idx][0] =
1389                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[0] -
1390                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[1] +
1391                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[2] -
1392                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[3] +
1393                     X_low[p][idx][0];
1394                 X_high[k][idx][1] =
1395                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[0] +
1396                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[1] +
1397                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[2] +
1398                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[3] +
1399                     X_low[p][idx][1];
1400             }
1401         }
1402     }
1403     if (k < sbr->m[1] + sbr->kx[1])
1404         memset(X_high + k, 0, (sbr->m[1] + sbr->kx[1] - k) * sizeof(*X_high));
1405
1406     return 0;
1407 }
1408
1409 /// Generate the subband filtered lowband
1410 static int sbr_x_gen(SpectralBandReplication *sbr, float X[2][38][64],
1411                      const float X_low[32][40][2], const float Y[2][38][64][2],
1412                      int ch)
1413 {
1414     int k, i;
1415     const int i_f = 32;
1416     const int i_Temp = FFMAX(2*sbr->data[ch].t_env_num_env_old - i_f, 0);
1417     memset(X, 0, 2*sizeof(*X));
1418     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1419         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1420             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1421             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1422         }
1423     }
1424     for (; k < sbr->kx[0] + sbr->m[0]; k++) {
1425         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1426             X[0][i][k] = Y[0][i + i_f][k][0];
1427             X[1][i][k] = Y[0][i + i_f][k][1];
1428         }
1429     }
1430
1431     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1432         for (i = i_Temp; i < 38; i++) {
1433             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1434             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1435         }
1436     }
1437     for (; k < sbr->kx[1] + sbr->m[1]; k++) {
1438         for (i = i_Temp; i < i_f; i++) {
1439             X[0][i][k] = Y[1][i][k][0];
1440             X[1][i][k] = Y[1][i][k][1];
1441         }
1442     }
1443     return 0;
1444 }
1445
1446 /** High Frequency Adjustment (14496-3 sp04 p217) and Mapping
1447  * (14496-3 sp04 p217)
1448  */
1449 static void sbr_mapping(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1450                         SBRData *ch_data, int e_a[2])
1451 {
1452     int e, i, m;
1453
1454     memset(ch_data->s_indexmapped[1], 0, 7*sizeof(ch_data->s_indexmapped[1]));
1455     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1456         const unsigned int ilim = sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]];
1457         uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1458         int k;
1459
1460         for (i = 0; i < ilim; i++)
1461             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++)
1462                 sbr->e_origmapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->env_facs[e+1][i];
1463
1464         // ch_data->bs_num_noise > 1 => 2 noise floors
1465         k = (ch_data->bs_num_noise > 1) && (ch_data->t_env[e] >= ch_data->t_q[1]);
1466         for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
1467             for (m = sbr->f_tablenoise[i]; m < sbr->f_tablenoise[i + 1]; m++)
1468                 sbr->q_mapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->noise_facs[k+1][i];
1469
1470         for (i = 0; i < sbr->n[1]; i++) {
1471             if (ch_data->bs_add_harmonic_flag) {
1472                 const unsigned int m_midpoint =
1473                     (sbr->f_tablehigh[i] + sbr->f_tablehigh[i + 1]) >> 1;
1474
1475                 ch_data->s_indexmapped[e + 1][m_midpoint - sbr->kx[1]] = ch_data->bs_add_harmonic[i] *
1476                     (e >= e_a[1] || (ch_data->s_indexmapped[0][m_midpoint - sbr->kx[1]] == 1));
1477             }
1478         }
1479
1480         for (i = 0; i < ilim; i++) {
1481             int additional_sinusoid_present = 0;
1482             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++) {
1483                 if (ch_data->s_indexmapped[e + 1][m - sbr->kx[1]]) {
1484                     additional_sinusoid_present = 1;
1485                     break;
1486                 }
1487             }
1488             memset(&sbr->s_mapped[e][table[i] - sbr->kx[1]], additional_sinusoid_present,
1489                    (table[i + 1] - table[i]) * sizeof(sbr->s_mapped[e][0]));
1490         }
1491     }
1492
1493     memcpy(ch_data->s_indexmapped[0], ch_data->s_indexmapped[ch_data->bs_num_env], sizeof(ch_data->s_indexmapped[0]));
1494 }
1495
1496 /// Estimation of current envelope (14496-3 sp04 p218)
1497 static void sbr_env_estimate(float (*e_curr)[48], float X_high[64][40][2],
1498                              SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1499 {
1500     int e, i, m;
1501
1502     if (sbr->bs_interpol_freq) {
1503         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1504             const float recip_env_size = 0.5f / (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1505             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1506             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1507
1508             for (m = 0; m < sbr->m[1]; m++) {
1509                 float sum = 0.0f;
1510
1511                 for (i = ilb; i < iub; i++) {
1512                     sum += X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] +
1513                            X_high[m + sbr->kx[1]][i][1] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][1];
1514                 }
1515                 e_curr[e][m] = sum * recip_env_size;
1516             }
1517         }
1518     } else {
1519         int k, p;
1520
1521         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1522             const int env_size = 2 * (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1523             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1524             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1525             const uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1526
1527             for (p = 0; p < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]]; p++) {
1528                 float sum = 0.0f;
1529                 const int den = env_size * (table[p + 1] - table[p]);
1530
1531                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1532                     for (i = ilb; i < iub; i++) {
1533                         sum += X_high[k][i][0] * X_high[k][i][0] +
1534                                X_high[k][i][1] * X_high[k][i][1];
1535                     }
1536                 }
1537                 sum /= den;
1538                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1539                     e_curr[e][k - sbr->kx[1]] = sum;
1540                 }
1541             }
1542         }
1543     }
1544 }
1545
1546 /**
1547  * Calculation of levels of additional HF signal components (14496-3 sp04 p219)
1548  * and Calculation of gain (14496-3 sp04 p219)
1549  */
1550 static void sbr_gain_calc(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1551                           SBRData *ch_data, const int e_a[2])
1552 {
1553     int e, k, m;
1554     // max gain limits : -3dB, 0dB, 3dB, inf dB (limiter off)
1555     static const float limgain[4] = { 0.70795, 1.0, 1.41254, 10000000000 };
1556
1557     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1558         int delta = !((e == e_a[1]) || (e == e_a[0]));
1559         for (k = 0; k < sbr->n_lim; k++) {
1560             float gain_boost, gain_max;
1561             float sum[2] = { 0.0f, 0.0f };
1562             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1563                 const float temp = sbr->e_origmapped[e][m] / (1.0f + sbr->q_mapped[e][m]);
1564                 sbr->q_m[e][m] = sqrtf(temp * sbr->q_mapped[e][m]);
1565                 sbr->s_m[e][m] = sqrtf(temp * ch_data->s_indexmapped[e + 1][m]);
1566                 if (!sbr->s_mapped[e][m]) {
1567                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] /
1568                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1569                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m] * delta)));
1570                 } else {
1571                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] * sbr->q_mapped[e][m] /
1572                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1573                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m])));
1574                 }
1575             }
1576             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1577                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1578                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m];
1579             }
1580             gain_max = limgain[sbr->bs_limiter_gains] * sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1581             gain_max = FFMIN(100000.f, gain_max);
1582             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1583                 float q_m_max   = sbr->q_m[e][m] * gain_max / sbr->gain[e][m];
1584                 sbr->q_m[e][m]  = FFMIN(sbr->q_m[e][m], q_m_max);
1585                 sbr->gain[e][m] = FFMIN(sbr->gain[e][m], gain_max);
1586             }
1587             sum[0] = sum[1] = 0.0f;
1588             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1589                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1590                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m] * sbr->gain[e][m] * sbr->gain[e][m]
1591                           + sbr->s_m[e][m] * sbr->s_m[e][m]
1592                           + (delta && !sbr->s_m[e][m]) * sbr->q_m[e][m] * sbr->q_m[e][m];
1593             }
1594             gain_boost = sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1595             gain_boost = FFMIN(1.584893192f, gain_boost);
1596             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1597                 sbr->gain[e][m] *= gain_boost;
1598                 sbr->q_m[e][m]  *= gain_boost;
1599                 sbr->s_m[e][m]  *= gain_boost;
1600             }
1601         }
1602     }
1603 }
1604
1605 /// Assembling HF Signals (14496-3 sp04 p220)
1606 static void sbr_hf_assemble(float Y[2][38][64][2], const float X_high[64][40][2],
1607                             SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data,
1608                             const int e_a[2])
1609 {
1610     int e, i, j, m;
1611     const int h_SL = 4 * !sbr->bs_smoothing_mode;
1612     const int kx = sbr->kx[1];
1613     const int m_max = sbr->m[1];
1614     static const float h_smooth[5] = {
1615         0.33333333333333,
1616         0.30150283239582,
1617         0.21816949906249,
1618         0.11516383427084,
1619         0.03183050093751,
1620     };
1621     static const int8_t phi[2][4] = {
1622         {  1,  0, -1,  0}, // real
1623         {  0,  1,  0, -1}, // imaginary
1624     };
1625     float (*g_temp)[48] = ch_data->g_temp, (*q_temp)[48] = ch_data->q_temp;
1626     int indexnoise = ch_data->f_indexnoise;
1627     int indexsine  = ch_data->f_indexsine;
1628     memcpy(Y[0], Y[1], sizeof(Y[0]));
1629
1630     if (sbr->reset) {
1631         for (i = 0; i < h_SL; i++) {
1632             memcpy(g_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->gain[0], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1633             memcpy(q_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->q_m[0],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1634         }
1635     } else if (h_SL) {
1636         memcpy(g_temp[2*ch_data->t_env[0]], g_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(g_temp[0]));
1637         memcpy(q_temp[2*ch_data->t_env[0]], q_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(q_temp[0]));
1638     }
1639
1640     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1641         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1642             memcpy(g_temp[h_SL + i], sbr->gain[e], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1643             memcpy(q_temp[h_SL + i], sbr->q_m[e],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1644         }
1645     }
1646
1647     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1648         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1649             int phi_sign = (1 - 2*(kx & 1));
1650
1651             if (h_SL && e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1652                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1653                     const int idx1 = i + h_SL;
1654                     float g_filt = 0.0f;
1655                     for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1656                         g_filt += g_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1657                     Y[1][i][m + kx][0] =
1658                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1659                     Y[1][i][m + kx][1] =
1660                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1661                 }
1662             } else {
1663                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1664                     const float g_filt = g_temp[i + h_SL][m];
1665                     Y[1][i][m + kx][0] =
1666                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1667                     Y[1][i][m + kx][1] =
1668                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1669                 }
1670             }
1671
1672             if (e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1673                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1674                     indexnoise = (indexnoise + 1) & 0x1ff;
1675                     if (sbr->s_m[e][m]) {
1676                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1677                             sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1678                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1679                             sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1680                     } else {
1681                         float q_filt;
1682                         if (h_SL) {
1683                             const int idx1 = i + h_SL;
1684                             q_filt = 0.0f;
1685                             for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1686                                 q_filt += q_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1687                         } else {
1688                             q_filt = q_temp[i][m];
1689                         }
1690                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1691                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][0];
1692                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1693                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][1];
1694                     }
1695                     phi_sign = -phi_sign;
1696                 }
1697             } else {
1698                 indexnoise = (indexnoise + m_max) & 0x1ff;
1699                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1700                     Y[1][i][m + kx][0] +=
1701                         sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1702                     Y[1][i][m + kx][1] +=
1703                         sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1704                     phi_sign = -phi_sign;
1705                 }
1706             }
1707             indexsine = (indexsine + 1) & 3;
1708         }
1709     }
1710     ch_data->f_indexnoise = indexnoise;
1711     ch_data->f_indexsine  = indexsine;
1712 }
1713
1714 void ff_sbr_apply(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr, int id_aac,
1715                   float* L, float* R)
1716 {
1717     int downsampled = ac->m4ac.ext_sample_rate < sbr->sample_rate;
1718     int ch;
1719     int nch = (id_aac == TYPE_CPE) ? 2 : 1;
1720
1721     if (sbr->start) {
1722         sbr_dequant(sbr, id_aac);
1723     }
1724     for (ch = 0; ch < nch; ch++) {
1725         /* decode channel */
1726         sbr_qmf_analysis(&ac->dsp, &sbr->mdct_ana, ch ? R : L, sbr->data[ch].analysis_filterbank_samples,
1727                          (float*)sbr->qmf_filter_scratch,
1728                          sbr->data[ch].W);
1729         sbr_lf_gen(ac, sbr, sbr->X_low, sbr->data[ch].W);
1730         if (sbr->start) {
1731             sbr_hf_inverse_filter(sbr->alpha0, sbr->alpha1, sbr->X_low, sbr->k[0]);
1732             sbr_chirp(sbr, &sbr->data[ch]);
1733             sbr_hf_gen(ac, sbr, sbr->X_high, sbr->X_low, sbr->alpha0, sbr->alpha1,
1734                        sbr->data[ch].bw_array, sbr->data[ch].t_env,
1735                        sbr->data[ch].bs_num_env);
1736
1737             // hf_adj
1738             sbr_mapping(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1739             sbr_env_estimate(sbr->e_curr, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch]);
1740             sbr_gain_calc(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1741             sbr_hf_assemble(sbr->data[ch].Y, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch],
1742                             sbr->data[ch].e_a);
1743         }
1744
1745         /* synthesis */
1746         sbr_x_gen(sbr, sbr->X[ch], sbr->X_low, sbr->data[ch].Y, ch);
1747     }
1748
1749     if (ac->m4ac.ps == 1) {
1750         if (sbr->ps.start) {
1751             ff_ps_apply(ac->avctx, &sbr->ps, sbr->X[0], sbr->X[1], sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
1752         } else {
1753             memcpy(sbr->X[1], sbr->X[0], sizeof(sbr->X[0]));
1754         }
1755         nch = 2;
1756     }
1757
1758     sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, L, sbr->X[0], sbr->qmf_filter_scratch,
1759                       sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples,
1760                       &sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples_offset,
1761                       downsampled);
1762     if (nch == 2)
1763         sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, R, sbr->X[1], sbr->qmf_filter_scratch,
1764                           sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples,
1765                           &sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples_offset,
1766                           downsampled);
1767 }