Merge commit 'c229f571fd3c7d7b567c27c87b2bbcdaee1b0e9f'
[ffmpeg.git] / libavcodec / ac3.h
1 /*
2  * Common code between the AC-3 encoder and decoder
3  * Copyright (c) 2000, 2001, 2002 Fabrice Bellard
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * Common code between the AC-3 encoder and decoder.
25  */
26
27 #ifndef AVCODEC_AC3_H
28 #define AVCODEC_AC3_H
29
30 #define AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE 3840 /* in bytes */
31 #define AC3_MAX_CHANNELS 7            /**< maximum number of channels, including coupling channel */
32 #define CPL_CH 0                      /**< coupling channel index */
33
34 #define AC3_MAX_COEFS   256
35 #define AC3_BLOCK_SIZE  256
36 #define AC3_MAX_BLOCKS    6
37 #define AC3_FRAME_SIZE (AC3_MAX_BLOCKS * 256)
38 #define AC3_WINDOW_SIZE (AC3_BLOCK_SIZE * 2)
39 #define AC3_CRITICAL_BANDS 50
40 #define AC3_MAX_CPL_BANDS  18
41
42 #include "libavutil/opt.h"
43 #include "avcodec.h"
44 #include "ac3tab.h"
45
46 /* exponent encoding strategy */
47 #define EXP_REUSE 0
48 #define EXP_NEW   1
49
50 #define EXP_D15   1
51 #define EXP_D25   2
52 #define EXP_D45   3
53
54 /* pre-defined gain values */
55 #define LEVEL_PLUS_3DB          1.4142135623730950
56 #define LEVEL_PLUS_1POINT5DB    1.1892071150027209
57 #define LEVEL_MINUS_1POINT5DB   0.8408964152537145
58 #define LEVEL_MINUS_3DB         0.7071067811865476
59 #define LEVEL_MINUS_4POINT5DB   0.5946035575013605
60 #define LEVEL_MINUS_6DB         0.5000000000000000
61 #define LEVEL_MINUS_9DB         0.3535533905932738
62 #define LEVEL_ZERO              0.0000000000000000
63 #define LEVEL_ONE               1.0000000000000000
64
65 /** Delta bit allocation strategy */
66 typedef enum {
67     DBA_REUSE = 0,
68     DBA_NEW,
69     DBA_NONE,
70     DBA_RESERVED
71 } AC3DeltaStrategy;
72
73 /** Channel mode (audio coding mode) */
74 typedef enum {
75     AC3_CHMODE_DUALMONO = 0,
76     AC3_CHMODE_MONO,
77     AC3_CHMODE_STEREO,
78     AC3_CHMODE_3F,
79     AC3_CHMODE_2F1R,
80     AC3_CHMODE_3F1R,
81     AC3_CHMODE_2F2R,
82     AC3_CHMODE_3F2R
83 } AC3ChannelMode;
84
85 /** Dolby Surround mode */
86 typedef enum AC3DolbySurroundMode {
87     AC3_DSURMOD_NOTINDICATED = 0,
88     AC3_DSURMOD_OFF,
89     AC3_DSURMOD_ON,
90     AC3_DSURMOD_RESERVED
91 } AC3DolbySurroundMode;
92
93 /** Dolby Surround EX mode */
94 typedef enum AC3DolbySurroundEXMode {
95     AC3_DSUREXMOD_NOTINDICATED = 0,
96     AC3_DSUREXMOD_OFF,
97     AC3_DSUREXMOD_ON,
98     AC3_DSUREXMOD_PLIIZ
99 } AC3DolbySurroundEXMode;
100
101 /** Dolby Headphone mode */
102 typedef enum AC3DolbyHeadphoneMode {
103     AC3_DHEADPHONMOD_NOTINDICATED = 0,
104     AC3_DHEADPHONMOD_OFF,
105     AC3_DHEADPHONMOD_ON,
106     AC3_DHEADPHONMOD_RESERVED
107 } AC3DolbyHeadphoneMode;
108
109 /** Preferred Stereo Downmix mode */
110 typedef enum AC3PreferredStereoDownmixMode {
111     AC3_DMIXMOD_NOTINDICATED = 0,
112     AC3_DMIXMOD_LTRT,
113     AC3_DMIXMOD_LORO,
114     AC3_DMIXMOD_RESERVED
115 } AC3PreferredStereoDownmixMode;
116
117 typedef struct AC3BitAllocParameters {
118     int sr_code;
119     int sr_shift;
120     int slow_gain, slow_decay, fast_decay, db_per_bit, floor;
121     int cpl_fast_leak, cpl_slow_leak;
122 } AC3BitAllocParameters;
123
124 /**
125  * @struct AC3HeaderInfo
126  * Coded AC-3 header values up to the lfeon element, plus derived values.
127  */
128 typedef struct AC3HeaderInfo {
129     /** @name Coded elements
130      * @{
131      */
132     uint16_t sync_word;
133     uint16_t crc1;
134     uint8_t sr_code;
135     uint8_t bitstream_id;
136     uint8_t bitstream_mode;
137     uint8_t channel_mode;
138     uint8_t lfe_on;
139     uint8_t frame_type;
140     int substreamid;                        ///< substream identification
141     int center_mix_level;                   ///< Center mix level index
142     int surround_mix_level;                 ///< Surround mix level index
143     uint16_t channel_map;
144     int num_blocks;                         ///< number of audio blocks
145     int dolby_surround_mode;
146     /** @} */
147
148     /** @name Derived values
149      * @{
150      */
151     uint8_t sr_shift;
152     uint16_t sample_rate;
153     uint32_t bit_rate;
154     uint8_t channels;
155     uint16_t frame_size;
156     uint64_t channel_layout;
157     /** @} */
158 } AC3HeaderInfo;
159
160 typedef enum {
161     EAC3_FRAME_TYPE_INDEPENDENT = 0,
162     EAC3_FRAME_TYPE_DEPENDENT,
163     EAC3_FRAME_TYPE_AC3_CONVERT,
164     EAC3_FRAME_TYPE_RESERVED
165 } EAC3FrameType;
166
167 void ff_ac3_common_init(void);
168
169 /**
170  * Calculate the log power-spectral density of the input signal.
171  * This gives a rough estimate of signal power in the frequency domain by using
172  * the spectral envelope (exponents).  The psd is also separately grouped
173  * into critical bands for use in the calculating the masking curve.
174  * 128 units in psd = -6 dB.  The dbknee parameter in AC3BitAllocParameters
175  * determines the reference level.
176  *
177  * @param[in]  exp        frequency coefficient exponents
178  * @param[in]  start      starting bin location
179  * @param[in]  end        ending bin location
180  * @param[out] psd        signal power for each frequency bin
181  * @param[out] band_psd   signal power for each critical band
182  */
183 void ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(int8_t *exp, int start, int end, int16_t *psd,
184                                int16_t *band_psd);
185
186 /**
187  * Calculate the masking curve.
188  * First, the excitation is calculated using parameters in s and the signal
189  * power in each critical band.  The excitation is compared with a predefined
190  * hearing threshold table to produce the masking curve.  If delta bit
191  * allocation information is provided, it is used for adjusting the masking
192  * curve, usually to give a closer match to a better psychoacoustic model.
193  *
194  * @param[in]  s            adjustable bit allocation parameters
195  * @param[in]  band_psd     signal power for each critical band
196  * @param[in]  start        starting bin location
197  * @param[in]  end          ending bin location
198  * @param[in]  fast_gain    fast gain (estimated signal-to-mask ratio)
199  * @param[in]  is_lfe       whether or not the channel being processed is the LFE
200  * @param[in]  dba_mode     delta bit allocation mode (none, reuse, or new)
201  * @param[in]  dba_nsegs    number of delta segments
202  * @param[in]  dba_offsets  location offsets for each segment
203  * @param[in]  dba_lengths  length of each segment
204  * @param[in]  dba_values   delta bit allocation for each segment
205  * @param[out] mask         calculated masking curve
206  * @return returns 0 for success, non-zero for error
207  */
208 int ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(AC3BitAllocParameters *s, int16_t *band_psd,
209                                int start, int end, int fast_gain, int is_lfe,
210                                int dba_mode, int dba_nsegs, uint8_t *dba_offsets,
211                                uint8_t *dba_lengths, uint8_t *dba_values,
212                                int16_t *mask);
213
214 #endif /* AVCODEC_AC3_H */