avformat/hlsenc: free the original malloc pointer to avoid error when system function...
[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 EAC3_MAX_CHANNELS 16          /**< maximum number of channels in EAC3 */
32 #define AC3_MAX_CHANNELS 7            /**< maximum number of channels, including coupling channel */
33 #define CPL_CH 0                      /**< coupling channel index */
34
35 #define AC3_MAX_COEFS   256
36 #define AC3_BLOCK_SIZE  256
37 #define AC3_MAX_BLOCKS    6
38 #define AC3_FRAME_SIZE (AC3_MAX_BLOCKS * 256)
39 #define AC3_WINDOW_SIZE (AC3_BLOCK_SIZE * 2)
40 #define AC3_CRITICAL_BANDS 50
41 #define AC3_MAX_CPL_BANDS  18
42
43 #include "libavutil/opt.h"
44 #include "avcodec.h"
45 #include "ac3tab.h"
46
47 /* exponent encoding strategy */
48 #define EXP_REUSE 0
49 #define EXP_NEW   1
50
51 #define EXP_D15   1
52 #define EXP_D25   2
53 #define EXP_D45   3
54
55 #ifndef USE_FIXED
56 #define USE_FIXED 0
57 #endif
58
59 #if USE_FIXED
60
61 #define FFT_FLOAT 0
62
63 #define FIXR(a)                 ((int)((a) * 0 + 0.5))
64 #define FIXR12(a)               ((int)((a) * 4096 + 0.5))
65 #define FIXR15(a)               ((int)((a) * 32768 + 0.5))
66 #define ROUND15(x)              ((x) + 16384) >> 15
67
68 #define AC3_RENAME(x)           x ## _fixed
69 #define AC3_NORM(norm)          (1<<24)/(norm)
70 #define AC3_MUL(a,b)            ((((int64_t) (a)) * (b))>>12)
71 #define AC3_RANGE(x)            ((x)|(((x)&128)<<1))
72 #define AC3_HEAVY_RANGE(x)      ((x)<<1)
73 #define AC3_DYNAMIC_RANGE(x)    (x)
74 #define AC3_SPX_BLEND(x)        (x)
75 #define AC3_DYNAMIC_RANGE1      0
76
77 typedef int                     INTFLOAT;
78 typedef int16_t                 SHORTFLOAT;
79
80 #else /* USE_FIXED */
81
82 #define FIXR(x)                 ((float)(x))
83 #define FIXR12(x)               ((float)(x))
84 #define FIXR15(x)               ((float)(x))
85 #define ROUND15(x)              (x)
86
87 #define AC3_RENAME(x)           x
88 #define AC3_NORM(norm)          (1.0f/(norm))
89 #define AC3_MUL(a,b)            ((a) * (b))
90 #define AC3_RANGE(x)            (dynamic_range_tab[(x)])
91 #define AC3_HEAVY_RANGE(x)      (ff_ac3_heavy_dynamic_range_tab[(x)])
92 #define AC3_DYNAMIC_RANGE(x)    (powf(x,  s->drc_scale))
93 #define AC3_SPX_BLEND(x)        (x)* (1.0f/32)
94 #define AC3_DYNAMIC_RANGE1      1.0f
95
96 typedef float                   INTFLOAT;
97 typedef float                   SHORTFLOAT;
98
99 #endif /* USE_FIXED */
100
101 #define AC3_LEVEL(x)            ROUND15((x) * FIXR15(M_SQRT1_2))
102
103 /* pre-defined gain values */
104 #define LEVEL_PLUS_3DB          M_SQRT2
105 #define LEVEL_PLUS_1POINT5DB    1.1892071150027209
106 #define LEVEL_MINUS_1POINT5DB   0.8408964152537145
107 #define LEVEL_MINUS_3DB         M_SQRT1_2
108 #define LEVEL_MINUS_4POINT5DB   0.5946035575013605
109 #define LEVEL_MINUS_6DB         0.5000000000000000
110 #define LEVEL_MINUS_9DB         0.3535533905932738
111 #define LEVEL_ZERO              0.0000000000000000
112 #define LEVEL_ONE               1.0000000000000000
113
114 /** Delta bit allocation strategy */
115 typedef enum {
116     DBA_REUSE = 0,
117     DBA_NEW,
118     DBA_NONE,
119     DBA_RESERVED
120 } AC3DeltaStrategy;
121
122 /** Channel mode (audio coding mode) */
123 typedef enum {
124     AC3_CHMODE_DUALMONO = 0,
125     AC3_CHMODE_MONO,
126     AC3_CHMODE_STEREO,
127     AC3_CHMODE_3F,
128     AC3_CHMODE_2F1R,
129     AC3_CHMODE_3F1R,
130     AC3_CHMODE_2F2R,
131     AC3_CHMODE_3F2R
132 } AC3ChannelMode;
133
134 /** Dolby Surround mode */
135 typedef enum AC3DolbySurroundMode {
136     AC3_DSURMOD_NOTINDICATED = 0,
137     AC3_DSURMOD_OFF,
138     AC3_DSURMOD_ON,
139     AC3_DSURMOD_RESERVED
140 } AC3DolbySurroundMode;
141
142 /** Dolby Surround EX mode */
143 typedef enum AC3DolbySurroundEXMode {
144     AC3_DSUREXMOD_NOTINDICATED = 0,
145     AC3_DSUREXMOD_OFF,
146     AC3_DSUREXMOD_ON,
147     AC3_DSUREXMOD_PLIIZ
148 } AC3DolbySurroundEXMode;
149
150 /** Dolby Headphone mode */
151 typedef enum AC3DolbyHeadphoneMode {
152     AC3_DHEADPHONMOD_NOTINDICATED = 0,
153     AC3_DHEADPHONMOD_OFF,
154     AC3_DHEADPHONMOD_ON,
155     AC3_DHEADPHONMOD_RESERVED
156 } AC3DolbyHeadphoneMode;
157
158 /** Preferred Stereo Downmix mode */
159 typedef enum AC3PreferredStereoDownmixMode {
160     AC3_DMIXMOD_NOTINDICATED = 0,
161     AC3_DMIXMOD_LTRT,
162     AC3_DMIXMOD_LORO,
163     AC3_DMIXMOD_DPLII // reserved value in A/52, but used by encoders to indicate DPL2
164 } AC3PreferredStereoDownmixMode;
165
166 typedef struct AC3BitAllocParameters {
167     int sr_code;
168     int sr_shift;
169     int slow_gain, slow_decay, fast_decay, db_per_bit, floor;
170     int cpl_fast_leak, cpl_slow_leak;
171 } AC3BitAllocParameters;
172
173 /**
174  * @struct AC3HeaderInfo
175  * Coded AC-3 header values up to the lfeon element, plus derived values.
176  */
177 typedef struct AC3HeaderInfo {
178     /** @name Coded elements
179      * @{
180      */
181     uint16_t sync_word;
182     uint16_t crc1;
183     uint8_t sr_code;
184     uint8_t bitstream_id;
185     uint8_t bitstream_mode;
186     uint8_t channel_mode;
187     uint8_t lfe_on;
188     uint8_t frame_type;
189     int substreamid;                        ///< substream identification
190     int center_mix_level;                   ///< Center mix level index
191     int surround_mix_level;                 ///< Surround mix level index
192     uint16_t channel_map;
193     int num_blocks;                         ///< number of audio blocks
194     int dolby_surround_mode;
195     /** @} */
196
197     /** @name Derived values
198      * @{
199      */
200     uint8_t sr_shift;
201     uint16_t sample_rate;
202     uint32_t bit_rate;
203     uint8_t channels;
204     uint16_t frame_size;
205     uint64_t channel_layout;
206     /** @} */
207 } AC3HeaderInfo;
208
209 typedef enum {
210     EAC3_FRAME_TYPE_INDEPENDENT = 0,
211     EAC3_FRAME_TYPE_DEPENDENT,
212     EAC3_FRAME_TYPE_AC3_CONVERT,
213     EAC3_FRAME_TYPE_RESERVED
214 } EAC3FrameType;
215
216 void ff_ac3_common_init(void);
217
218 /**
219  * Calculate the log power-spectral density of the input signal.
220  * This gives a rough estimate of signal power in the frequency domain by using
221  * the spectral envelope (exponents).  The psd is also separately grouped
222  * into critical bands for use in the calculating the masking curve.
223  * 128 units in psd = -6 dB.  The dbknee parameter in AC3BitAllocParameters
224  * determines the reference level.
225  *
226  * @param[in]  exp        frequency coefficient exponents
227  * @param[in]  start      starting bin location
228  * @param[in]  end        ending bin location
229  * @param[out] psd        signal power for each frequency bin
230  * @param[out] band_psd   signal power for each critical band
231  */
232 void ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(int8_t *exp, int start, int end, int16_t *psd,
233                                int16_t *band_psd);
234
235 /**
236  * Calculate the masking curve.
237  * First, the excitation is calculated using parameters in s and the signal
238  * power in each critical band.  The excitation is compared with a predefined
239  * hearing threshold table to produce the masking curve.  If delta bit
240  * allocation information is provided, it is used for adjusting the masking
241  * curve, usually to give a closer match to a better psychoacoustic model.
242  *
243  * @param[in]  s            adjustable bit allocation parameters
244  * @param[in]  band_psd     signal power for each critical band
245  * @param[in]  start        starting bin location
246  * @param[in]  end          ending bin location
247  * @param[in]  fast_gain    fast gain (estimated signal-to-mask ratio)
248  * @param[in]  is_lfe       whether or not the channel being processed is the LFE
249  * @param[in]  dba_mode     delta bit allocation mode (none, reuse, or new)
250  * @param[in]  dba_nsegs    number of delta segments
251  * @param[in]  dba_offsets  location offsets for each segment
252  * @param[in]  dba_lengths  length of each segment
253  * @param[in]  dba_values   delta bit allocation for each segment
254  * @param[out] mask         calculated masking curve
255  * @return returns 0 for success, non-zero for error
256  */
257 int ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(AC3BitAllocParameters *s, int16_t *band_psd,
258                                int start, int end, int fast_gain, int is_lfe,
259                                int dba_mode, int dba_nsegs, uint8_t *dba_offsets,
260                                uint8_t *dba_lengths, uint8_t *dba_values,
261                                int16_t *mask);
262
263 #endif /* AVCODEC_AC3_H */