99c8694b7f7841cd1b2add44885e9dae3549e1f9
[ffmpeg.git] / libavcodec / ac3dec.c
1 /*
2  * AC-3 Audio Decoder
3  * This code was developed as part of Google Summer of Code 2006.
4  * E-AC-3 support was added as part of Google Summer of Code 2007.
5  *
6  * Copyright (c) 2006 Kartikey Mahendra BHATT (bhattkm at gmail dot com).
7  * Copyright (c) 2007-2008 Bartlomiej Wolowiec <bartek.wolowiec@gmail.com>
8  * Copyright (c) 2007 Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
9  *
10  * Portions of this code are derived from liba52
11  * http://liba52.sourceforge.net
12  * Copyright (C) 2000-2003 Michel Lespinasse <walken@zoy.org>
13  * Copyright (C) 1999-2000 Aaron Holtzman <aholtzma@ess.engr.uvic.ca>
14  *
15  * This file is part of FFmpeg.
16  *
17  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
18  * modify it under the terms of the GNU General Public
19  * License as published by the Free Software Foundation; either
20  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
21  *
22  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
23  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
24  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
25  * General Public License for more details.
26  *
27  * You should have received a copy of the GNU General Public
28  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
29  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
30  */
31
32 #include <stdio.h>
33 #include <stddef.h>
34 #include <math.h>
35 #include <string.h>
36
37 #include "libavutil/crc.h"
38 #include "ac3_parser.h"
39 #include "ac3dec.h"
40 #include "ac3dec_data.h"
41
42 /** Large enough for maximum possible frame size when the specification limit is ignored */
43 #define AC3_FRAME_BUFFER_SIZE 32768
44
45 /**
46  * table for ungrouping 3 values in 7 bits.
47  * used for exponents and bap=2 mantissas
48  */
49 static uint8_t ungroup_3_in_7_bits_tab[128][3];
50
51
52 /** tables for ungrouping mantissas */
53 static int b1_mantissas[32][3];
54 static int b2_mantissas[128][3];
55 static int b3_mantissas[8];
56 static int b4_mantissas[128][2];
57 static int b5_mantissas[16];
58
59 /**
60  * Quantization table: levels for symmetric. bits for asymmetric.
61  * reference: Table 7.18 Mapping of bap to Quantizer
62  */
63 static const uint8_t quantization_tab[16] = {
64     0, 3, 5, 7, 11, 15,
65     5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16
66 };
67
68 /** dynamic range table. converts codes to scale factors. */
69 static float dynamic_range_tab[256];
70
71 /** Adjustments in dB gain */
72 #define LEVEL_PLUS_3DB          1.4142135623730950
73 #define LEVEL_PLUS_1POINT5DB    1.1892071150027209
74 #define LEVEL_MINUS_1POINT5DB   0.8408964152537145
75 #define LEVEL_MINUS_3DB         0.7071067811865476
76 #define LEVEL_MINUS_4POINT5DB   0.5946035575013605
77 #define LEVEL_MINUS_6DB         0.5000000000000000
78 #define LEVEL_MINUS_9DB         0.3535533905932738
79 #define LEVEL_ZERO              0.0000000000000000
80 #define LEVEL_ONE               1.0000000000000000
81
82 static const float gain_levels[9] = {
83     LEVEL_PLUS_3DB,
84     LEVEL_PLUS_1POINT5DB,
85     LEVEL_ONE,
86     LEVEL_MINUS_1POINT5DB,
87     LEVEL_MINUS_3DB,
88     LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
89     LEVEL_MINUS_6DB,
90     LEVEL_ZERO,
91     LEVEL_MINUS_9DB
92 };
93
94 /**
95  * Table for center mix levels
96  * reference: Section 5.4.2.4 cmixlev
97  */
98 static const uint8_t center_levels[4] = { 4, 5, 6, 5 };
99
100 /**
101  * Table for surround mix levels
102  * reference: Section 5.4.2.5 surmixlev
103  */
104 static const uint8_t surround_levels[4] = { 4, 6, 7, 6 };
105
106 /**
107  * Table for default stereo downmixing coefficients
108  * reference: Section 7.8.2 Downmixing Into Two Channels
109  */
110 static const uint8_t ac3_default_coeffs[8][5][2] = {
111     { { 2, 7 }, { 7, 2 },                               },
112     { { 4, 4 },                                         },
113     { { 2, 7 }, { 7, 2 },                               },
114     { { 2, 7 }, { 5, 5 }, { 7, 2 },                     },
115     { { 2, 7 }, { 7, 2 }, { 6, 6 },                     },
116     { { 2, 7 }, { 5, 5 }, { 7, 2 }, { 8, 8 },           },
117     { { 2, 7 }, { 7, 2 }, { 6, 7 }, { 7, 6 },           },
118     { { 2, 7 }, { 5, 5 }, { 7, 2 }, { 6, 7 }, { 7, 6 }, },
119 };
120
121 /**
122  * Symmetrical Dequantization
123  * reference: Section 7.3.3 Expansion of Mantissas for Symmetrical Quantization
124  *            Tables 7.19 to 7.23
125  */
126 static inline int
127 symmetric_dequant(int code, int levels)
128 {
129     return ((code - (levels >> 1)) << 24) / levels;
130 }
131
132 /*
133  * Initialize tables at runtime.
134  */
135 static av_cold void ac3_tables_init(void)
136 {
137     int i;
138
139     /* generate table for ungrouping 3 values in 7 bits
140        reference: Section 7.1.3 Exponent Decoding */
141     for(i=0; i<128; i++) {
142         ungroup_3_in_7_bits_tab[i][0] =  i / 25;
143         ungroup_3_in_7_bits_tab[i][1] = (i % 25) / 5;
144         ungroup_3_in_7_bits_tab[i][2] = (i % 25) % 5;
145     }
146
147     /* generate grouped mantissa tables
148        reference: Section 7.3.5 Ungrouping of Mantissas */
149     for(i=0; i<32; i++) {
150         /* bap=1 mantissas */
151         b1_mantissas[i][0] = symmetric_dequant(ff_ac3_ungroup_3_in_5_bits_tab[i][0], 3);
152         b1_mantissas[i][1] = symmetric_dequant(ff_ac3_ungroup_3_in_5_bits_tab[i][1], 3);
153         b1_mantissas[i][2] = symmetric_dequant(ff_ac3_ungroup_3_in_5_bits_tab[i][2], 3);
154     }
155     for(i=0; i<128; i++) {
156         /* bap=2 mantissas */
157         b2_mantissas[i][0] = symmetric_dequant(ungroup_3_in_7_bits_tab[i][0], 5);
158         b2_mantissas[i][1] = symmetric_dequant(ungroup_3_in_7_bits_tab[i][1], 5);
159         b2_mantissas[i][2] = symmetric_dequant(ungroup_3_in_7_bits_tab[i][2], 5);
160
161         /* bap=4 mantissas */
162         b4_mantissas[i][0] = symmetric_dequant(i / 11, 11);
163         b4_mantissas[i][1] = symmetric_dequant(i % 11, 11);
164     }
165     /* generate ungrouped mantissa tables
166        reference: Tables 7.21 and 7.23 */
167     for(i=0; i<7; i++) {
168         /* bap=3 mantissas */
169         b3_mantissas[i] = symmetric_dequant(i, 7);
170     }
171     for(i=0; i<15; i++) {
172         /* bap=5 mantissas */
173         b5_mantissas[i] = symmetric_dequant(i, 15);
174     }
175
176     /* generate dynamic range table
177        reference: Section 7.7.1 Dynamic Range Control */
178     for(i=0; i<256; i++) {
179         int v = (i >> 5) - ((i >> 7) << 3) - 5;
180         dynamic_range_tab[i] = powf(2.0f, v) * ((i & 0x1F) | 0x20);
181     }
182 }
183
184
185 /**
186  * AVCodec initialization
187  */
188 static av_cold int ac3_decode_init(AVCodecContext *avctx)
189 {
190     AC3DecodeContext *s = avctx->priv_data;
191     s->avctx = avctx;
192
193     ac3_common_init();
194     ac3_tables_init();
195     ff_mdct_init(&s->imdct_256, 8, 1);
196     ff_mdct_init(&s->imdct_512, 9, 1);
197     ff_kbd_window_init(s->window, 5.0, 256);
198     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
199     av_lfg_init(&s->dith_state, 0);
200
201     /* set bias values for float to int16 conversion */
202     if(s->dsp.float_to_int16_interleave == ff_float_to_int16_interleave_c) {
203         s->add_bias = 385.0f;
204         s->mul_bias = 1.0f;
205     } else {
206         s->add_bias = 0.0f;
207         s->mul_bias = 32767.0f;
208     }
209
210     /* allow downmixing to stereo or mono */
211     if (avctx->channels > 0 && avctx->request_channels > 0 &&
212             avctx->request_channels < avctx->channels &&
213             avctx->request_channels <= 2) {
214         avctx->channels = avctx->request_channels;
215     }
216     s->downmixed = 1;
217
218     /* allocate context input buffer */
219     if (avctx->error_recognition >= FF_ER_CAREFUL) {
220         s->input_buffer = av_mallocz(AC3_FRAME_BUFFER_SIZE + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
221         if (!s->input_buffer)
222             return AVERROR_NOMEM;
223     }
224
225     avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16;
226     return 0;
227 }
228
229 /**
230  * Parse the 'sync info' and 'bit stream info' from the AC-3 bitstream.
231  * GetBitContext within AC3DecodeContext must point to
232  * the start of the synchronized AC-3 bitstream.
233  */
234 static int ac3_parse_header(AC3DecodeContext *s)
235 {
236     GetBitContext *gbc = &s->gbc;
237     int i;
238
239     /* read the rest of the bsi. read twice for dual mono mode. */
240     i = !(s->channel_mode);
241     do {
242         skip_bits(gbc, 5); // skip dialog normalization
243         if (get_bits1(gbc))
244             skip_bits(gbc, 8); //skip compression
245         if (get_bits1(gbc))
246             skip_bits(gbc, 8); //skip language code
247         if (get_bits1(gbc))
248             skip_bits(gbc, 7); //skip audio production information
249     } while (i--);
250
251     skip_bits(gbc, 2); //skip copyright bit and original bitstream bit
252
253     /* skip the timecodes (or extra bitstream information for Alternate Syntax)
254        TODO: read & use the xbsi1 downmix levels */
255     if (get_bits1(gbc))
256         skip_bits(gbc, 14); //skip timecode1 / xbsi1
257     if (get_bits1(gbc))
258         skip_bits(gbc, 14); //skip timecode2 / xbsi2
259
260     /* skip additional bitstream info */
261     if (get_bits1(gbc)) {
262         i = get_bits(gbc, 6);
263         do {
264             skip_bits(gbc, 8);
265         } while(i--);
266     }
267
268     return 0;
269 }
270
271 /**
272  * Common function to parse AC-3 or E-AC-3 frame header
273  */
274 static int parse_frame_header(AC3DecodeContext *s)
275 {
276     AC3HeaderInfo hdr;
277     int err;
278
279     err = ff_ac3_parse_header(&s->gbc, &hdr);
280     if(err)
281         return err;
282
283     /* get decoding parameters from header info */
284     s->bit_alloc_params.sr_code     = hdr.sr_code;
285     s->channel_mode                 = hdr.channel_mode;
286     s->lfe_on                       = hdr.lfe_on;
287     s->bit_alloc_params.sr_shift    = hdr.sr_shift;
288     s->sample_rate                  = hdr.sample_rate;
289     s->bit_rate                     = hdr.bit_rate;
290     s->channels                     = hdr.channels;
291     s->fbw_channels                 = s->channels - s->lfe_on;
292     s->lfe_ch                       = s->fbw_channels + 1;
293     s->frame_size                   = hdr.frame_size;
294     s->center_mix_level             = hdr.center_mix_level;
295     s->surround_mix_level           = hdr.surround_mix_level;
296     s->num_blocks                   = hdr.num_blocks;
297     s->frame_type                   = hdr.frame_type;
298     s->substreamid                  = hdr.substreamid;
299
300     if(s->lfe_on) {
301         s->start_freq[s->lfe_ch] = 0;
302         s->end_freq[s->lfe_ch] = 7;
303         s->num_exp_groups[s->lfe_ch] = 2;
304         s->channel_in_cpl[s->lfe_ch] = 0;
305     }
306
307     if (hdr.bitstream_id <= 10) {
308         s->eac3                  = 0;
309         s->snr_offset_strategy   = 2;
310         s->block_switch_syntax   = 1;
311         s->dither_flag_syntax    = 1;
312         s->bit_allocation_syntax = 1;
313         s->fast_gain_syntax      = 0;
314         s->first_cpl_leak        = 0;
315         s->dba_syntax            = 1;
316         s->skip_syntax           = 1;
317         memset(s->channel_uses_aht, 0, sizeof(s->channel_uses_aht));
318         return ac3_parse_header(s);
319     } else {
320         s->eac3 = 1;
321         return ff_eac3_parse_header(s);
322     }
323 }
324
325 /**
326  * Set stereo downmixing coefficients based on frame header info.
327  * reference: Section 7.8.2 Downmixing Into Two Channels
328  */
329 static void set_downmix_coeffs(AC3DecodeContext *s)
330 {
331     int i;
332     float cmix = gain_levels[center_levels[s->center_mix_level]];
333     float smix = gain_levels[surround_levels[s->surround_mix_level]];
334     float norm0, norm1;
335
336     for(i=0; i<s->fbw_channels; i++) {
337         s->downmix_coeffs[i][0] = gain_levels[ac3_default_coeffs[s->channel_mode][i][0]];
338         s->downmix_coeffs[i][1] = gain_levels[ac3_default_coeffs[s->channel_mode][i][1]];
339     }
340     if(s->channel_mode > 1 && s->channel_mode & 1) {
341         s->downmix_coeffs[1][0] = s->downmix_coeffs[1][1] = cmix;
342     }
343     if(s->channel_mode == AC3_CHMODE_2F1R || s->channel_mode == AC3_CHMODE_3F1R) {
344         int nf = s->channel_mode - 2;
345         s->downmix_coeffs[nf][0] = s->downmix_coeffs[nf][1] = smix * LEVEL_MINUS_3DB;
346     }
347     if(s->channel_mode == AC3_CHMODE_2F2R || s->channel_mode == AC3_CHMODE_3F2R) {
348         int nf = s->channel_mode - 4;
349         s->downmix_coeffs[nf][0] = s->downmix_coeffs[nf+1][1] = smix;
350     }
351
352     /* renormalize */
353     norm0 = norm1 = 0.0;
354     for(i=0; i<s->fbw_channels; i++) {
355         norm0 += s->downmix_coeffs[i][0];
356         norm1 += s->downmix_coeffs[i][1];
357     }
358     norm0 = 1.0f / norm0;
359     norm1 = 1.0f / norm1;
360     for(i=0; i<s->fbw_channels; i++) {
361         s->downmix_coeffs[i][0] *= norm0;
362         s->downmix_coeffs[i][1] *= norm1;
363     }
364
365     if(s->output_mode == AC3_CHMODE_MONO) {
366         for(i=0; i<s->fbw_channels; i++)
367             s->downmix_coeffs[i][0] = (s->downmix_coeffs[i][0] + s->downmix_coeffs[i][1]) * LEVEL_MINUS_3DB;
368     }
369 }
370
371 /**
372  * Decode the grouped exponents according to exponent strategy.
373  * reference: Section 7.1.3 Exponent Decoding
374  */
375 static void decode_exponents(GetBitContext *gbc, int exp_strategy, int ngrps,
376                              uint8_t absexp, int8_t *dexps)
377 {
378     int i, j, grp, group_size;
379     int dexp[256];
380     int expacc, prevexp;
381
382     /* unpack groups */
383     group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
384     for(grp=0,i=0; grp<ngrps; grp++) {
385         expacc = get_bits(gbc, 7);
386         dexp[i++] = ungroup_3_in_7_bits_tab[expacc][0];
387         dexp[i++] = ungroup_3_in_7_bits_tab[expacc][1];
388         dexp[i++] = ungroup_3_in_7_bits_tab[expacc][2];
389     }
390
391     /* convert to absolute exps and expand groups */
392     prevexp = absexp;
393     for(i=0; i<ngrps*3; i++) {
394         prevexp = av_clip(prevexp + dexp[i]-2, 0, 24);
395         for(j=0; j<group_size; j++) {
396             dexps[(i*group_size)+j] = prevexp;
397         }
398     }
399 }
400
401 /**
402  * Generate transform coefficients for each coupled channel in the coupling
403  * range using the coupling coefficients and coupling coordinates.
404  * reference: Section 7.4.3 Coupling Coordinate Format
405  */
406 static void calc_transform_coeffs_cpl(AC3DecodeContext *s)
407 {
408     int i, j, ch, bnd, subbnd;
409
410     subbnd = -1;
411     i = s->start_freq[CPL_CH];
412     for(bnd=0; bnd<s->num_cpl_bands; bnd++) {
413         do {
414             subbnd++;
415             for(j=0; j<12; j++) {
416                 for(ch=1; ch<=s->fbw_channels; ch++) {
417                     if(s->channel_in_cpl[ch]) {
418                         s->fixed_coeffs[ch][i] = ((int64_t)s->fixed_coeffs[CPL_CH][i] * (int64_t)s->cpl_coords[ch][bnd]) >> 23;
419                         if (ch == 2 && s->phase_flags[bnd])
420                             s->fixed_coeffs[ch][i] = -s->fixed_coeffs[ch][i];
421                     }
422                 }
423                 i++;
424             }
425         } while(s->cpl_band_struct[subbnd]);
426     }
427 }
428
429 /**
430  * Grouped mantissas for 3-level 5-level and 11-level quantization
431  */
432 typedef struct {
433     int b1_mant[3];
434     int b2_mant[3];
435     int b4_mant[2];
436     int b1ptr;
437     int b2ptr;
438     int b4ptr;
439 } mant_groups;
440
441 /**
442  * Decode the transform coefficients for a particular channel
443  * reference: Section 7.3 Quantization and Decoding of Mantissas
444  */
445 static void ac3_decode_transform_coeffs_ch(AC3DecodeContext *s, int ch_index, mant_groups *m)
446 {
447     GetBitContext *gbc = &s->gbc;
448     int i, gcode, tbap, start, end;
449     uint8_t *exps;
450     uint8_t *bap;
451     int *coeffs;
452
453     exps = s->dexps[ch_index];
454     bap = s->bap[ch_index];
455     coeffs = s->fixed_coeffs[ch_index];
456     start = s->start_freq[ch_index];
457     end = s->end_freq[ch_index];
458
459     for (i = start; i < end; i++) {
460         tbap = bap[i];
461         switch (tbap) {
462             case 0:
463                 coeffs[i] = (av_lfg_get(&s->dith_state) & 0x7FFFFF) - 0x400000;
464                 break;
465
466             case 1:
467                 if(m->b1ptr > 2) {
468                     gcode = get_bits(gbc, 5);
469                     m->b1_mant[0] = b1_mantissas[gcode][0];
470                     m->b1_mant[1] = b1_mantissas[gcode][1];
471                     m->b1_mant[2] = b1_mantissas[gcode][2];
472                     m->b1ptr = 0;
473                 }
474                 coeffs[i] = m->b1_mant[m->b1ptr++];
475                 break;
476
477             case 2:
478                 if(m->b2ptr > 2) {
479                     gcode = get_bits(gbc, 7);
480                     m->b2_mant[0] = b2_mantissas[gcode][0];
481                     m->b2_mant[1] = b2_mantissas[gcode][1];
482                     m->b2_mant[2] = b2_mantissas[gcode][2];
483                     m->b2ptr = 0;
484                 }
485                 coeffs[i] = m->b2_mant[m->b2ptr++];
486                 break;
487
488             case 3:
489                 coeffs[i] = b3_mantissas[get_bits(gbc, 3)];
490                 break;
491
492             case 4:
493                 if(m->b4ptr > 1) {
494                     gcode = get_bits(gbc, 7);
495                     m->b4_mant[0] = b4_mantissas[gcode][0];
496                     m->b4_mant[1] = b4_mantissas[gcode][1];
497                     m->b4ptr = 0;
498                 }
499                 coeffs[i] = m->b4_mant[m->b4ptr++];
500                 break;
501
502             case 5:
503                 coeffs[i] = b5_mantissas[get_bits(gbc, 4)];
504                 break;
505
506             default: {
507                 /* asymmetric dequantization */
508                 int qlevel = quantization_tab[tbap];
509                 coeffs[i] = get_sbits(gbc, qlevel) << (24 - qlevel);
510                 break;
511             }
512         }
513         coeffs[i] >>= exps[i];
514     }
515 }
516
517 /**
518  * Remove random dithering from coefficients with zero-bit mantissas
519  * reference: Section 7.3.4 Dither for Zero Bit Mantissas (bap=0)
520  */
521 static void remove_dithering(AC3DecodeContext *s) {
522     int ch, i;
523     int end=0;
524     int *coeffs;
525     uint8_t *bap;
526
527     for(ch=1; ch<=s->fbw_channels; ch++) {
528         if(!s->dither_flag[ch]) {
529             coeffs = s->fixed_coeffs[ch];
530             bap = s->bap[ch];
531             if(s->channel_in_cpl[ch])
532                 end = s->start_freq[CPL_CH];
533             else
534                 end = s->end_freq[ch];
535             for(i=0; i<end; i++) {
536                 if(!bap[i])
537                     coeffs[i] = 0;
538             }
539             if(s->channel_in_cpl[ch]) {
540                 bap = s->bap[CPL_CH];
541                 for(; i<s->end_freq[CPL_CH]; i++) {
542                     if(!bap[i])
543                         coeffs[i] = 0;
544                 }
545             }
546         }
547     }
548 }
549
550 static void decode_transform_coeffs_ch(AC3DecodeContext *s, int blk, int ch,
551                                     mant_groups *m)
552 {
553     if (!s->channel_uses_aht[ch]) {
554         ac3_decode_transform_coeffs_ch(s, ch, m);
555     } else {
556         /* if AHT is used, mantissas for all blocks are encoded in the first
557            block of the frame. */
558         int bin;
559         if (!blk)
560             ff_eac3_decode_transform_coeffs_aht_ch(s, ch);
561         for (bin = s->start_freq[ch]; bin < s->end_freq[ch]; bin++) {
562             s->fixed_coeffs[ch][bin] = s->pre_mantissa[ch][bin][blk] >> s->dexps[ch][bin];
563         }
564     }
565 }
566
567 /**
568  * Decode the transform coefficients.
569  */
570 static void decode_transform_coeffs(AC3DecodeContext *s, int blk)
571 {
572     int ch, end;
573     int got_cplchan = 0;
574     mant_groups m;
575
576     m.b1ptr = m.b2ptr = m.b4ptr = 3;
577
578     for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
579         /* transform coefficients for full-bandwidth channel */
580         decode_transform_coeffs_ch(s, blk, ch, &m);
581         /* tranform coefficients for coupling channel come right after the
582            coefficients for the first coupled channel*/
583         if (s->channel_in_cpl[ch])  {
584             if (!got_cplchan) {
585                 decode_transform_coeffs_ch(s, blk, CPL_CH, &m);
586                 calc_transform_coeffs_cpl(s);
587                 got_cplchan = 1;
588             }
589             end = s->end_freq[CPL_CH];
590         } else {
591             end = s->end_freq[ch];
592         }
593         do
594             s->fixed_coeffs[ch][end] = 0;
595         while(++end < 256);
596     }
597
598     /* zero the dithered coefficients for appropriate channels */
599     remove_dithering(s);
600 }
601
602 /**
603  * Stereo rematrixing.
604  * reference: Section 7.5.4 Rematrixing : Decoding Technique
605  */
606 static void do_rematrixing(AC3DecodeContext *s)
607 {
608     int bnd, i;
609     int end, bndend;
610     int tmp0, tmp1;
611
612     end = FFMIN(s->end_freq[1], s->end_freq[2]);
613
614     for(bnd=0; bnd<s->num_rematrixing_bands; bnd++) {
615         if(s->rematrixing_flags[bnd]) {
616             bndend = FFMIN(end, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
617             for(i=ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd]; i<bndend; i++) {
618                 tmp0 = s->fixed_coeffs[1][i];
619                 tmp1 = s->fixed_coeffs[2][i];
620                 s->fixed_coeffs[1][i] = tmp0 + tmp1;
621                 s->fixed_coeffs[2][i] = tmp0 - tmp1;
622             }
623         }
624     }
625 }
626
627 /**
628  * Inverse MDCT Transform.
629  * Convert frequency domain coefficients to time-domain audio samples.
630  * reference: Section 7.9.4 Transformation Equations
631  */
632 static inline void do_imdct(AC3DecodeContext *s, int channels)
633 {
634     int ch;
635     float add_bias = s->add_bias;
636     if(s->out_channels==1 && channels>1)
637         add_bias *= LEVEL_MINUS_3DB; // compensate for the gain in downmix
638
639     for (ch=1; ch<=channels; ch++) {
640         if (s->block_switch[ch]) {
641             int i;
642             float *x = s->tmp_output+128;
643             for(i=0; i<128; i++)
644                 x[i] = s->transform_coeffs[ch][2*i];
645             ff_imdct_half(&s->imdct_256, s->tmp_output, x);
646             s->dsp.vector_fmul_window(s->output[ch-1], s->delay[ch-1], s->tmp_output, s->window, add_bias, 128);
647             for(i=0; i<128; i++)
648                 x[i] = s->transform_coeffs[ch][2*i+1];
649             ff_imdct_half(&s->imdct_256, s->delay[ch-1], x);
650         } else {
651             ff_imdct_half(&s->imdct_512, s->tmp_output, s->transform_coeffs[ch]);
652             s->dsp.vector_fmul_window(s->output[ch-1], s->delay[ch-1], s->tmp_output, s->window, add_bias, 128);
653             memcpy(s->delay[ch-1], s->tmp_output+128, 128*sizeof(float));
654         }
655     }
656 }
657
658 /**
659  * Downmix the output to mono or stereo.
660  */
661 void ff_ac3_downmix_c(float (*samples)[256], float (*matrix)[2], int out_ch, int in_ch, int len)
662 {
663     int i, j;
664     float v0, v1;
665     if(out_ch == 2) {
666         for(i=0; i<len; i++) {
667             v0 = v1 = 0.0f;
668             for(j=0; j<in_ch; j++) {
669                 v0 += samples[j][i] * matrix[j][0];
670                 v1 += samples[j][i] * matrix[j][1];
671             }
672             samples[0][i] = v0;
673             samples[1][i] = v1;
674         }
675     } else if(out_ch == 1) {
676         for(i=0; i<len; i++) {
677             v0 = 0.0f;
678             for(j=0; j<in_ch; j++)
679                 v0 += samples[j][i] * matrix[j][0];
680             samples[0][i] = v0;
681         }
682     }
683 }
684
685 /**
686  * Upmix delay samples from stereo to original channel layout.
687  */
688 static void ac3_upmix_delay(AC3DecodeContext *s)
689 {
690     int channel_data_size = sizeof(s->delay[0]);
691     switch(s->channel_mode) {
692         case AC3_CHMODE_DUALMONO:
693         case AC3_CHMODE_STEREO:
694             /* upmix mono to stereo */
695             memcpy(s->delay[1], s->delay[0], channel_data_size);
696             break;
697         case AC3_CHMODE_2F2R:
698             memset(s->delay[3], 0, channel_data_size);
699         case AC3_CHMODE_2F1R:
700             memset(s->delay[2], 0, channel_data_size);
701             break;
702         case AC3_CHMODE_3F2R:
703             memset(s->delay[4], 0, channel_data_size);
704         case AC3_CHMODE_3F1R:
705             memset(s->delay[3], 0, channel_data_size);
706         case AC3_CHMODE_3F:
707             memcpy(s->delay[2], s->delay[1], channel_data_size);
708             memset(s->delay[1], 0, channel_data_size);
709             break;
710     }
711 }
712
713 /**
714  * Decode band structure for coupling, spectral extension, or enhanced coupling.
715  * @param[in] gbc bit reader context
716  * @param[in] blk block number
717  * @param[in] eac3 flag to indicate E-AC-3
718  * @param[in] ecpl flag to indicate enhanced coupling
719  * @param[in] start_subband subband number for start of range
720  * @param[in] end_subband subband number for end of range
721  * @param[in] default_band_struct default band structure table
722  * @param[out] band_struct decoded band structure
723  * @param[out] num_subbands number of subbands (optionally NULL)
724  * @param[out] num_bands number of bands (optionally NULL)
725  * @param[out] band_sizes array containing the number of bins in each band (optionally NULL)
726  */
727 static void decode_band_structure(GetBitContext *gbc, int blk, int eac3,
728                                   int ecpl, int start_subband, int end_subband,
729                                   const uint8_t *default_band_struct,
730                                   uint8_t *band_struct, int *num_subbands,
731                                   int *num_bands, int *band_sizes)
732 {
733     int subbnd, bnd, n_subbands, n_bands, bnd_sz[22];
734
735     n_subbands = end_subband - start_subband;
736
737     /* decode band structure from bitstream or use default */
738     if (!eac3 || get_bits1(gbc)) {
739         for (subbnd = 0; subbnd < n_subbands - 1; subbnd++) {
740             band_struct[subbnd] = get_bits1(gbc);
741         }
742     } else if (!blk) {
743         memcpy(band_struct,
744                &default_band_struct[start_subband+1],
745                n_subbands-1);
746     }
747     band_struct[n_subbands-1] = 0;
748
749     /* calculate number of bands and band sizes based on band structure.
750        note that the first 4 subbands in enhanced coupling span only 6 bins
751        instead of 12. */
752     n_bands = n_subbands;
753     if (num_bands || band_sizes ) {
754         bnd_sz[0] = ecpl ? 6 : 12;
755         for (bnd = 0, subbnd = 1; subbnd < n_subbands; subbnd++) {
756             int subbnd_size = (ecpl && subbnd < 4) ? 6 : 12;
757             if (band_struct[subbnd-1]) {
758                 n_bands--;
759                 bnd_sz[bnd] += subbnd_size;
760             } else {
761                 bnd_sz[++bnd] = subbnd_size;
762             }
763         }
764     }
765
766     /* set optional output params */
767     if (num_subbands)
768         *num_subbands = n_subbands;
769     if (num_bands)
770         *num_bands = n_bands;
771     if (band_sizes)
772         memcpy(band_sizes, bnd_sz, sizeof(int)*n_bands);
773 }
774
775 /**
776  * Decode a single audio block from the AC-3 bitstream.
777  */
778 static int decode_audio_block(AC3DecodeContext *s, int blk)
779 {
780     int fbw_channels = s->fbw_channels;
781     int channel_mode = s->channel_mode;
782     int i, bnd, seg, ch;
783     int different_transforms;
784     int downmix_output;
785     int cpl_in_use;
786     GetBitContext *gbc = &s->gbc;
787     uint8_t bit_alloc_stages[AC3_MAX_CHANNELS];
788
789     memset(bit_alloc_stages, 0, AC3_MAX_CHANNELS);
790
791     /* block switch flags */
792     different_transforms = 0;
793     if (s->block_switch_syntax) {
794         for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
795             s->block_switch[ch] = get_bits1(gbc);
796             if(ch > 1 && s->block_switch[ch] != s->block_switch[1])
797                 different_transforms = 1;
798         }
799     }
800
801     /* dithering flags */
802     if (s->dither_flag_syntax) {
803         for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
804             s->dither_flag[ch] = get_bits1(gbc);
805         }
806     }
807
808     /* dynamic range */
809     i = !(s->channel_mode);
810     do {
811         if(get_bits1(gbc)) {
812             s->dynamic_range[i] = ((dynamic_range_tab[get_bits(gbc, 8)]-1.0) *
813                                   s->avctx->drc_scale)+1.0;
814         } else if(blk == 0) {
815             s->dynamic_range[i] = 1.0f;
816         }
817     } while(i--);
818
819     /* spectral extension strategy */
820     if (s->eac3 && (!blk || get_bits1(gbc))) {
821         s->spx_in_use[blk] = get_bits1(gbc);
822         if (s->spx_in_use[blk]) {
823             int begf, endf;
824             int spx_end_subband;
825
826             /* determine which channels use spx */
827             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_MONO) {
828                 s->channel_in_spx[1] = 1;
829                 s->spx_coords_exist[1] = 0;
830             } else {
831                 for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
832                     s->channel_in_spx[ch] = get_bits1(gbc);
833                     s->spx_coords_exist[ch] = 0;
834                 }
835             }
836
837             s->spx_copy_start_freq = get_bits(gbc, 2) * 12 + 25;
838             begf = get_bits(gbc, 3);
839             endf = get_bits(gbc, 3);
840             s->spx_start_subband = begf < 6 ? begf+2 : 2*begf-3;
841             spx_end_subband      = endf < 4 ? endf+5 : 2*endf+3;
842             s->num_spx_subbands  = spx_end_subband - s->spx_start_subband;
843             s->spx_start_freq    = s->spx_start_subband * 12 + 25;
844             s->spx_end_freq      = spx_end_subband      * 12 + 25;
845
846             decode_band_structure(gbc, blk, s->eac3, 0,
847                                   s->spx_start_subband, spx_end_subband,
848                                   ff_eac3_default_spx_band_struct,
849                                   s->spx_band_struct, NULL, &s->num_spx_bands,
850                                   s->spx_band_sizes);
851         } else {
852             for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
853                 s->channel_in_spx[ch] = 0;
854                 s->first_spx_coords[ch] = 1;
855             }
856         }
857     } else {
858         s->spx_in_use[blk] = blk ? s->spx_in_use[blk-1] : 0;
859     }
860
861     /* spectral extension coordinates */
862     if (s->spx_in_use[blk]) {
863         for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
864             if (s->channel_in_spx[ch]) {
865                 if (s->first_spx_coords[ch] || get_bits1(gbc)) {
866                     int bin, spx_blend;
867                     int master_spx_coord;
868                     s->first_spx_coords[ch] = 0;
869                     s->spx_coords_exist[ch] = 1;
870                     spx_blend = get_bits(gbc, 5) << 18;
871                     master_spx_coord = get_bits(gbc, 2) * 3;
872                     bin = s->spx_start_freq;
873                     for (bnd = 0; bnd < s->num_spx_bands; bnd++) {
874                         int spx_coord_exp, spx_coord_mant;
875
876                         /* calculate blending factors */
877                         int bandsize = s->spx_band_sizes[bnd];
878                         int nratio = (((bin + (bandsize >> 1)) << 23) / s->spx_end_freq) - spx_blend;
879                         nratio = av_clip(nratio, 0, INT24_MAX);
880                         s->spx_noise_blend [ch][bnd] = ff_sqrt((            nratio) << 8) * M_SQRT_POW2_15;
881                         s->spx_signal_blend[ch][bnd] = ff_sqrt((INT24_MAX - nratio) << 8) * M_SQRT_POW2_15;
882                         bin += bandsize;
883
884                         /* decode spx coordinates */
885                         spx_coord_exp  = get_bits(gbc, 4);
886                         spx_coord_mant = get_bits(gbc, 2);
887                         if (spx_coord_exp == 15)
888                             s->spx_coords[ch][bnd] = spx_coord_mant << 26;
889                         else
890                             s->spx_coords[ch][bnd] = (spx_coord_mant + 4) << 25;
891                         s->spx_coords[ch][bnd] >>= (spx_coord_exp + master_spx_coord);
892                     }
893                 } else {
894                     s->spx_coords_exist[ch] = 0;
895                 }
896             } else {
897                 s->first_spx_coords[ch] = 1;
898             }
899         }
900     }
901
902     /* coupling strategy */
903     if (s->eac3 ? s->cpl_strategy_exists[blk] : get_bits1(gbc)) {
904         memset(bit_alloc_stages, 3, AC3_MAX_CHANNELS);
905         if (!s->eac3)
906             s->cpl_in_use[blk] = get_bits1(gbc);
907         if (s->cpl_in_use[blk]) {
908             /* coupling in use */
909             int cpl_start_subband, cpl_end_subband;
910
911             if (channel_mode < AC3_CHMODE_STEREO) {
912                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "coupling not allowed in mono or dual-mono\n");
913                 return -1;
914             }
915
916             /* check for enhanced coupling */
917             if (s->eac3 && get_bits1(gbc)) {
918                 /* TODO: parse enhanced coupling strategy info */
919                 av_log_missing_feature(s->avctx, "Enhanced coupling", 1);
920                 return -1;
921             }
922
923             /* determine which channels are coupled */
924             if (s->eac3 && s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
925                 s->channel_in_cpl[1] = 1;
926                 s->channel_in_cpl[2] = 1;
927             } else {
928                 for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++)
929                     s->channel_in_cpl[ch] = get_bits1(gbc);
930             }
931
932             /* phase flags in use */
933             if (channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
934                 s->phase_flags_in_use = get_bits1(gbc);
935
936             /* coupling frequency range */
937             cpl_start_subband = get_bits(gbc, 4);
938             if (s->spx_in_use[blk]) {
939                 cpl_end_subband = s->spx_start_subband - 1;
940             } else {
941                 cpl_end_subband   = get_bits(gbc, 4) + 3;
942             }
943             s->num_cpl_subbands = cpl_end_subband - cpl_start_subband;
944             if (s->num_cpl_subbands < 0) {
945                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid coupling range (%d > %d)\n",
946                        cpl_start_subband, cpl_end_subband);
947                 return -1;
948             }
949             s->start_freq[CPL_CH] = cpl_start_subband * 12 + 37;
950             s->end_freq[CPL_CH]   = cpl_end_subband   * 12 + 37;
951
952            decode_band_structure(gbc, blk, s->eac3, 0,
953                                  cpl_start_subband, cpl_end_subband,
954                                  ff_eac3_default_cpl_band_struct,
955                                  s->cpl_band_struct, &s->num_cpl_subbands,
956                                  &s->num_cpl_bands, NULL);
957         } else {
958             /* coupling not in use */
959             for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
960                 s->channel_in_cpl[ch] = 0;
961                 s->first_cpl_coords[ch] = 1;
962             }
963             s->first_cpl_leak = s->eac3;
964             s->phase_flags_in_use = 0;
965         }
966     } else if (!s->eac3) {
967         if(!blk) {
968             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "new coupling strategy must be present in block 0\n");
969             return -1;
970         } else {
971             s->cpl_in_use[blk] = s->cpl_in_use[blk-1];
972         }
973     }
974     cpl_in_use = s->cpl_in_use[blk];
975
976     /* coupling coordinates */
977     if (cpl_in_use) {
978         int cpl_coords_exist = 0;
979
980         for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
981             if (s->channel_in_cpl[ch]) {
982                 if ((s->eac3 && s->first_cpl_coords[ch]) || get_bits1(gbc)) {
983                     int master_cpl_coord, cpl_coord_exp, cpl_coord_mant;
984                     s->first_cpl_coords[ch] = 0;
985                     cpl_coords_exist = 1;
986                     master_cpl_coord = 3 * get_bits(gbc, 2);
987                     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
988                         cpl_coord_exp = get_bits(gbc, 4);
989                         cpl_coord_mant = get_bits(gbc, 4);
990                         if (cpl_coord_exp == 15)
991                             s->cpl_coords[ch][bnd] = cpl_coord_mant << 22;
992                         else
993                             s->cpl_coords[ch][bnd] = (cpl_coord_mant + 16) << 21;
994                         s->cpl_coords[ch][bnd] >>= (cpl_coord_exp + master_cpl_coord);
995                     }
996                 } else if (!blk) {
997                     av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "new coupling coordinates must be present in block 0\n");
998                     return -1;
999                 }
1000             } else {
1001                 /* channel not in coupling */
1002                 s->first_cpl_coords[ch] = 1;
1003             }
1004         }
1005         /* phase flags */
1006         if (channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO && cpl_coords_exist) {
1007             for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
1008                 s->phase_flags[bnd] = s->phase_flags_in_use? get_bits1(gbc) : 0;
1009             }
1010         }
1011     }
1012
1013     /* stereo rematrixing strategy and band structure */
1014     if (channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1015         if ((s->eac3 && !blk) || get_bits1(gbc)) {
1016             s->num_rematrixing_bands = 4;
1017             if (cpl_in_use) {
1018                 if (s->start_freq[CPL_CH] <= 61)
1019                     s->num_rematrixing_bands -= 1 + (s->start_freq[CPL_CH] == 37);
1020             } else if (s->spx_in_use[blk]) {
1021                 if (s->spx_start_freq <= 61)
1022                     s->num_rematrixing_bands -= 1 + (s->spx_start_freq <= 37) +
1023                                                     (s->spx_start_freq <= 25);
1024             }
1025             for(bnd=0; bnd<s->num_rematrixing_bands; bnd++)
1026                 s->rematrixing_flags[bnd] = get_bits1(gbc);
1027         } else if (!blk) {
1028             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "new rematrixing strategy must be present in block 0\n");
1029             return -1;
1030         }
1031     }
1032
1033     /* exponent strategies for each channel */
1034     for (ch = !cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1035         if (!s->eac3)
1036             s->exp_strategy[blk][ch] = get_bits(gbc, 2 - (ch == s->lfe_ch));
1037         if(s->exp_strategy[blk][ch] != EXP_REUSE)
1038             bit_alloc_stages[ch] = 3;
1039     }
1040
1041     /* channel bandwidth */
1042     for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
1043         s->start_freq[ch] = 0;
1044         if (s->exp_strategy[blk][ch] != EXP_REUSE) {
1045             int group_size;
1046             int prev = s->end_freq[ch];
1047             if (s->channel_in_cpl[ch])
1048                 s->end_freq[ch] = s->start_freq[CPL_CH];
1049             else if (s->channel_in_spx[ch])
1050                 s->end_freq[ch] = s->spx_start_freq;
1051             else {
1052                 int bandwidth_code = get_bits(gbc, 6);
1053                 if (bandwidth_code > 60) {
1054                     av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "bandwidth code = %d > 60\n", bandwidth_code);
1055                     return -1;
1056                 }
1057                 s->end_freq[ch] = bandwidth_code * 3 + 73;
1058             }
1059             group_size = 3 << (s->exp_strategy[blk][ch] - 1);
1060             s->num_exp_groups[ch] = (s->end_freq[ch]+group_size-4) / group_size;
1061             if(blk > 0 && s->end_freq[ch] != prev)
1062                 memset(bit_alloc_stages, 3, AC3_MAX_CHANNELS);
1063         }
1064     }
1065     if (cpl_in_use && s->exp_strategy[blk][CPL_CH] != EXP_REUSE) {
1066         s->num_exp_groups[CPL_CH] = (s->end_freq[CPL_CH] - s->start_freq[CPL_CH]) /
1067                                     (3 << (s->exp_strategy[blk][CPL_CH] - 1));
1068     }
1069
1070     /* decode exponents for each channel */
1071     for (ch = !cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1072         if (s->exp_strategy[blk][ch] != EXP_REUSE) {
1073             s->dexps[ch][0] = get_bits(gbc, 4) << !ch;
1074             decode_exponents(gbc, s->exp_strategy[blk][ch],
1075                              s->num_exp_groups[ch], s->dexps[ch][0],
1076                              &s->dexps[ch][s->start_freq[ch]+!!ch]);
1077             if(ch != CPL_CH && ch != s->lfe_ch)
1078                 skip_bits(gbc, 2); /* skip gainrng */
1079         }
1080     }
1081
1082     /* bit allocation information */
1083     if (s->bit_allocation_syntax) {
1084         if (get_bits1(gbc)) {
1085             s->bit_alloc_params.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[get_bits(gbc, 2)] >> s->bit_alloc_params.sr_shift;
1086             s->bit_alloc_params.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[get_bits(gbc, 2)] >> s->bit_alloc_params.sr_shift;
1087             s->bit_alloc_params.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[get_bits(gbc, 2)];
1088             s->bit_alloc_params.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[get_bits(gbc, 2)];
1089             s->bit_alloc_params.floor      = ff_ac3_floor_tab[get_bits(gbc, 3)];
1090             for(ch=!cpl_in_use; ch<=s->channels; ch++)
1091                 bit_alloc_stages[ch] = FFMAX(bit_alloc_stages[ch], 2);
1092         } else if (!blk) {
1093             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "new bit allocation info must be present in block 0\n");
1094             return -1;
1095         }
1096     }
1097
1098     /* signal-to-noise ratio offsets and fast gains (signal-to-mask ratios) */
1099     if(!s->eac3 || !blk){
1100         if(s->snr_offset_strategy && get_bits1(gbc)) {
1101             int snr = 0;
1102             int csnr;
1103             csnr = (get_bits(gbc, 6) - 15) << 4;
1104             for (i = ch = !cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1105                 /* snr offset */
1106                 if (ch == i || s->snr_offset_strategy == 2)
1107                     snr = (csnr + get_bits(gbc, 4)) << 2;
1108                 /* run at least last bit allocation stage if snr offset changes */
1109                 if(blk && s->snr_offset[ch] != snr) {
1110                     bit_alloc_stages[ch] = FFMAX(bit_alloc_stages[ch], 1);
1111                 }
1112                 s->snr_offset[ch] = snr;
1113
1114                 /* fast gain (normal AC-3 only) */
1115                 if (!s->eac3) {
1116                     int prev = s->fast_gain[ch];
1117                     s->fast_gain[ch] = ff_ac3_fast_gain_tab[get_bits(gbc, 3)];
1118                     /* run last 2 bit allocation stages if fast gain changes */
1119                     if(blk && prev != s->fast_gain[ch])
1120                         bit_alloc_stages[ch] = FFMAX(bit_alloc_stages[ch], 2);
1121                 }
1122             }
1123         } else if (!s->eac3 && !blk) {
1124             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "new snr offsets must be present in block 0\n");
1125             return -1;
1126         }
1127     }
1128
1129     /* fast gain (E-AC-3 only) */
1130     if (s->fast_gain_syntax && get_bits1(gbc)) {
1131         for (ch = !cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1132             int prev = s->fast_gain[ch];
1133             s->fast_gain[ch] = ff_ac3_fast_gain_tab[get_bits(gbc, 3)];
1134             /* run last 2 bit allocation stages if fast gain changes */
1135             if(blk && prev != s->fast_gain[ch])
1136                 bit_alloc_stages[ch] = FFMAX(bit_alloc_stages[ch], 2);
1137         }
1138     } else if (s->eac3 && !blk) {
1139         for (ch = !cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++)
1140             s->fast_gain[ch] = ff_ac3_fast_gain_tab[4];
1141     }
1142
1143     /* E-AC-3 to AC-3 converter SNR offset */
1144     if (s->frame_type == EAC3_FRAME_TYPE_INDEPENDENT && get_bits1(gbc)) {
1145         skip_bits(gbc, 10); // skip converter snr offset
1146     }
1147
1148     /* coupling leak information */
1149     if (cpl_in_use) {
1150         if (s->first_cpl_leak || get_bits1(gbc)) {
1151             int fl = get_bits(gbc, 3);
1152             int sl = get_bits(gbc, 3);
1153             /* run last 2 bit allocation stages for coupling channel if
1154                coupling leak changes */
1155             if(blk && (fl != s->bit_alloc_params.cpl_fast_leak ||
1156                        sl != s->bit_alloc_params.cpl_slow_leak)) {
1157                 bit_alloc_stages[CPL_CH] = FFMAX(bit_alloc_stages[CPL_CH], 2);
1158             }
1159             s->bit_alloc_params.cpl_fast_leak = fl;
1160             s->bit_alloc_params.cpl_slow_leak = sl;
1161         } else if (!s->eac3 && !blk) {
1162             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "new coupling leak info must be present in block 0\n");
1163             return -1;
1164         }
1165         s->first_cpl_leak = 0;
1166     }
1167
1168     /* delta bit allocation information */
1169     if (s->dba_syntax && get_bits1(gbc)) {
1170         /* delta bit allocation exists (strategy) */
1171         for (ch = !cpl_in_use; ch <= fbw_channels; ch++) {
1172             s->dba_mode[ch] = get_bits(gbc, 2);
1173             if (s->dba_mode[ch] == DBA_RESERVED) {
1174                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "delta bit allocation strategy reserved\n");
1175                 return -1;
1176             }
1177             bit_alloc_stages[ch] = FFMAX(bit_alloc_stages[ch], 2);
1178         }
1179         /* channel delta offset, len and bit allocation */
1180         for (ch = !cpl_in_use; ch <= fbw_channels; ch++) {
1181             if (s->dba_mode[ch] == DBA_NEW) {
1182                 s->dba_nsegs[ch] = get_bits(gbc, 3);
1183                 for (seg = 0; seg <= s->dba_nsegs[ch]; seg++) {
1184                     s->dba_offsets[ch][seg] = get_bits(gbc, 5);
1185                     s->dba_lengths[ch][seg] = get_bits(gbc, 4);
1186                     s->dba_values[ch][seg] = get_bits(gbc, 3);
1187                 }
1188                 /* run last 2 bit allocation stages if new dba values */
1189                 bit_alloc_stages[ch] = FFMAX(bit_alloc_stages[ch], 2);
1190             }
1191         }
1192     } else if(blk == 0) {
1193         for(ch=0; ch<=s->channels; ch++) {
1194             s->dba_mode[ch] = DBA_NONE;
1195         }
1196     }
1197
1198     /* Bit allocation */
1199     for(ch=!cpl_in_use; ch<=s->channels; ch++) {
1200         if(bit_alloc_stages[ch] > 2) {
1201             /* Exponent mapping into PSD and PSD integration */
1202             ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(s->dexps[ch],
1203                                       s->start_freq[ch], s->end_freq[ch],
1204                                       s->psd[ch], s->band_psd[ch]);
1205         }
1206         if(bit_alloc_stages[ch] > 1) {
1207             /* Compute excitation function, Compute masking curve, and
1208                Apply delta bit allocation */
1209             ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc_params, s->band_psd[ch],
1210                                        s->start_freq[ch], s->end_freq[ch],
1211                                        s->fast_gain[ch], (ch == s->lfe_ch),
1212                                        s->dba_mode[ch], s->dba_nsegs[ch],
1213                                        s->dba_offsets[ch], s->dba_lengths[ch],
1214                                        s->dba_values[ch], s->mask[ch]);
1215         }
1216         if(bit_alloc_stages[ch] > 0) {
1217             /* Compute bit allocation */
1218             const uint8_t *bap_tab = s->channel_uses_aht[ch] ?
1219                                      ff_eac3_hebap_tab : ff_ac3_bap_tab;
1220             ff_ac3_bit_alloc_calc_bap(s->mask[ch], s->psd[ch],
1221                                       s->start_freq[ch], s->end_freq[ch],
1222                                       s->snr_offset[ch],
1223                                       s->bit_alloc_params.floor,
1224                                       bap_tab, s->bap[ch]);
1225         }
1226     }
1227
1228     /* unused dummy data */
1229     if (s->skip_syntax && get_bits1(gbc)) {
1230         int skipl = get_bits(gbc, 9);
1231         while(skipl--)
1232             skip_bits(gbc, 8);
1233     }
1234
1235     /* unpack the transform coefficients
1236        this also uncouples channels if coupling is in use. */
1237     decode_transform_coeffs(s, blk);
1238
1239     /* TODO: generate enhanced coupling coordinates and uncouple */
1240
1241     /* recover coefficients if rematrixing is in use */
1242     if(s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1243         do_rematrixing(s);
1244
1245     ff_eac3_apply_spectral_extension(s);
1246
1247     /* apply scaling to coefficients (headroom, dynrng) */
1248     for(ch=1; ch<=s->channels; ch++) {
1249         float gain = s->mul_bias / 4194304.0f;
1250         if(s->channel_mode == AC3_CHMODE_DUALMONO) {
1251             gain *= s->dynamic_range[ch-1];
1252         } else {
1253             gain *= s->dynamic_range[0];
1254         }
1255         s->dsp.int32_to_float_fmul_scalar(s->transform_coeffs[ch], s->fixed_coeffs[ch], gain, 256);
1256     }
1257
1258     /* downmix and MDCT. order depends on whether block switching is used for
1259        any channel in this block. this is because coefficients for the long
1260        and short transforms cannot be mixed. */
1261     downmix_output = s->channels != s->out_channels &&
1262                      !((s->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) &&
1263                      s->fbw_channels == s->out_channels);
1264     if(different_transforms) {
1265         /* the delay samples have already been downmixed, so we upmix the delay
1266            samples in order to reconstruct all channels before downmixing. */
1267         if(s->downmixed) {
1268             s->downmixed = 0;
1269             ac3_upmix_delay(s);
1270         }
1271
1272         do_imdct(s, s->channels);
1273
1274         if(downmix_output) {
1275             s->dsp.ac3_downmix(s->output, s->downmix_coeffs, s->out_channels, s->fbw_channels, 256);
1276         }
1277     } else {
1278         if(downmix_output) {
1279             s->dsp.ac3_downmix(s->transform_coeffs+1, s->downmix_coeffs, s->out_channels, s->fbw_channels, 256);
1280         }
1281
1282         if(downmix_output && !s->downmixed) {
1283             s->downmixed = 1;
1284             s->dsp.ac3_downmix(s->delay, s->downmix_coeffs, s->out_channels, s->fbw_channels, 128);
1285         }
1286
1287         do_imdct(s, s->out_channels);
1288     }
1289
1290     return 0;
1291 }
1292
1293 /**
1294  * Decode a single AC-3 frame.
1295  */
1296 static int ac3_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data, int *data_size,
1297                             const uint8_t *buf, int buf_size)
1298 {
1299     AC3DecodeContext *s = avctx->priv_data;
1300     int16_t *out_samples = (int16_t *)data;
1301     int blk, ch, err;
1302
1303     /* initialize the GetBitContext with the start of valid AC-3 Frame */
1304     if (s->input_buffer) {
1305         /* copy input buffer to decoder context to avoid reading past the end
1306            of the buffer, which can be caused by a damaged input stream. */
1307         memcpy(s->input_buffer, buf, FFMIN(buf_size, AC3_FRAME_BUFFER_SIZE));
1308         init_get_bits(&s->gbc, s->input_buffer, buf_size * 8);
1309     } else {
1310         init_get_bits(&s->gbc, buf, buf_size * 8);
1311     }
1312
1313     /* parse the syncinfo */
1314     *data_size = 0;
1315     err = parse_frame_header(s);
1316
1317     /* check that reported frame size fits in input buffer */
1318     if(s->frame_size > buf_size) {
1319         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "incomplete frame\n");
1320         err = AC3_PARSE_ERROR_FRAME_SIZE;
1321     }
1322
1323     /* check for crc mismatch */
1324     if(err != AC3_PARSE_ERROR_FRAME_SIZE && avctx->error_recognition >= FF_ER_CAREFUL) {
1325         if(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0, &buf[2], s->frame_size-2)) {
1326             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "frame CRC mismatch\n");
1327             err = AC3_PARSE_ERROR_CRC;
1328         }
1329     }
1330
1331     if(err && err != AC3_PARSE_ERROR_CRC) {
1332         switch(err) {
1333             case AC3_PARSE_ERROR_SYNC:
1334                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "frame sync error\n");
1335                 return -1;
1336             case AC3_PARSE_ERROR_BSID:
1337                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bitstream id\n");
1338                 break;
1339             case AC3_PARSE_ERROR_SAMPLE_RATE:
1340                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
1341                 break;
1342             case AC3_PARSE_ERROR_FRAME_SIZE:
1343                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid frame size\n");
1344                 break;
1345             case AC3_PARSE_ERROR_FRAME_TYPE:
1346                 /* skip frame if CRC is ok. otherwise use error concealment. */
1347                 /* TODO: add support for substreams and dependent frames */
1348                 if(s->frame_type == EAC3_FRAME_TYPE_DEPENDENT || s->substreamid) {
1349                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported frame type : skipping frame\n");
1350                     return s->frame_size;
1351                 } else {
1352                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid frame type\n");
1353                 }
1354                 break;
1355             default:
1356                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid header\n");
1357                 break;
1358         }
1359     }
1360
1361     /* if frame is ok, set audio parameters */
1362     if (!err) {
1363         avctx->sample_rate = s->sample_rate;
1364         avctx->bit_rate = s->bit_rate;
1365
1366         /* channel config */
1367         s->out_channels = s->channels;
1368         s->output_mode = s->channel_mode;
1369         if(s->lfe_on)
1370             s->output_mode |= AC3_OUTPUT_LFEON;
1371         if (avctx->request_channels > 0 && avctx->request_channels <= 2 &&
1372                 avctx->request_channels < s->channels) {
1373             s->out_channels = avctx->request_channels;
1374             s->output_mode  = avctx->request_channels == 1 ? AC3_CHMODE_MONO : AC3_CHMODE_STEREO;
1375         }
1376         avctx->channels = s->out_channels;
1377
1378         /* set downmixing coefficients if needed */
1379         if(s->channels != s->out_channels && !((s->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) &&
1380                 s->fbw_channels == s->out_channels)) {
1381             set_downmix_coeffs(s);
1382         }
1383     } else if (!s->out_channels) {
1384         s->out_channels = avctx->channels;
1385         if(s->out_channels < s->channels)
1386             s->output_mode  = s->out_channels == 1 ? AC3_CHMODE_MONO : AC3_CHMODE_STEREO;
1387     }
1388
1389     /* decode the audio blocks */
1390     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1391         const float *output[s->out_channels];
1392         if (!err && decode_audio_block(s, blk)) {
1393             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error decoding the audio block\n");
1394         }
1395         for (ch = 0; ch < s->out_channels; ch++)
1396             output[ch] = s->output[ch];
1397         s->dsp.float_to_int16_interleave(out_samples, output, 256, s->out_channels);
1398         out_samples += 256 * s->out_channels;
1399     }
1400     *data_size = s->num_blocks * 256 * avctx->channels * sizeof (int16_t);
1401     return s->frame_size;
1402 }
1403
1404 /**
1405  * Uninitialize the AC-3 decoder.
1406  */
1407 static av_cold int ac3_decode_end(AVCodecContext *avctx)
1408 {
1409     AC3DecodeContext *s = avctx->priv_data;
1410     ff_mdct_end(&s->imdct_512);
1411     ff_mdct_end(&s->imdct_256);
1412
1413     av_freep(&s->input_buffer);
1414
1415     return 0;
1416 }
1417
1418 AVCodec ac3_decoder = {
1419     .name = "ac3",
1420     .type = CODEC_TYPE_AUDIO,
1421     .id = CODEC_ID_AC3,
1422     .priv_data_size = sizeof (AC3DecodeContext),
1423     .init = ac3_decode_init,
1424     .close = ac3_decode_end,
1425     .decode = ac3_decode_frame,
1426     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("ATSC A/52A (AC-3)"),
1427 };
1428
1429 AVCodec eac3_decoder = {
1430     .name = "eac3",
1431     .type = CODEC_TYPE_AUDIO,
1432     .id = CODEC_ID_EAC3,
1433     .priv_data_size = sizeof (AC3DecodeContext),
1434     .init = ac3_decode_init,
1435     .close = ac3_decode_end,
1436     .decode = ac3_decode_frame,
1437     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("ATSC A/52B (AC-3, E-AC-3)"),
1438 };