move some CFLAGS settings away from config.* writing section
[ffmpeg.git] / libavcodec / ac3enc.c
1 /*
2  * The simplest AC3 encoder
3  * Copyright (c) 2000 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 ac3enc.c
24  * The simplest AC3 encoder.
25  */
26 //#define DEBUG
27 //#define DEBUG_BITALLOC
28 #include "avcodec.h"
29 #include "bitstream.h"
30 #include "crc.h"
31 #include "ac3.h"
32
33 typedef struct AC3EncodeContext {
34     PutBitContext pb;
35     int nb_channels;
36     int nb_all_channels;
37     int lfe_channel;
38     int bit_rate;
39     unsigned int sample_rate;
40     unsigned int bsid;
41     unsigned int frame_size_min; /* minimum frame size in case rounding is necessary */
42     unsigned int frame_size; /* current frame size in words */
43     unsigned int bits_written;
44     unsigned int samples_written;
45     int halfratecod;
46     unsigned int frmsizecod;
47     unsigned int fscod; /* frequency */
48     unsigned int acmod;
49     int lfe;
50     unsigned int bsmod;
51     short last_samples[AC3_MAX_CHANNELS][256];
52     unsigned int chbwcod[AC3_MAX_CHANNELS];
53     int nb_coefs[AC3_MAX_CHANNELS];
54
55     /* bitrate allocation control */
56     int sgaincod, sdecaycod, fdecaycod, dbkneecod, floorcod;
57     AC3BitAllocParameters bit_alloc;
58     int csnroffst;
59     int fgaincod[AC3_MAX_CHANNELS];
60     int fsnroffst[AC3_MAX_CHANNELS];
61     /* mantissa encoding */
62     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;
63 } AC3EncodeContext;
64
65 #include "ac3tab.h"
66
67 #define MDCT_NBITS 9
68 #define N         (1 << MDCT_NBITS)
69
70 /* new exponents are sent if their Norm 1 exceed this number */
71 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 1000
72
73 static void fft_init(int ln);
74
75 static inline int16_t fix15(float a)
76 {
77     int v;
78     v = (int)(a * (float)(1 << 15));
79     if (v < -32767)
80         v = -32767;
81     else if (v > 32767)
82         v = 32767;
83     return v;
84 }
85
86 static inline int calc_lowcomp1(int a, int b0, int b1)
87 {
88     if ((b0 + 256) == b1) {
89         a = 384 ;
90     } else if (b0 > b1) {
91         a = a - 64;
92         if (a < 0) a=0;
93     }
94     return a;
95 }
96
97 static inline int calc_lowcomp(int a, int b0, int b1, int bin)
98 {
99     if (bin < 7) {
100         if ((b0 + 256) == b1) {
101             a = 384 ;
102         } else if (b0 > b1) {
103             a = a - 64;
104             if (a < 0) a=0;
105         }
106     } else if (bin < 20) {
107         if ((b0 + 256) == b1) {
108             a = 320 ;
109         } else if (b0 > b1) {
110             a= a - 64;
111             if (a < 0) a=0;
112         }
113     } else {
114         a = a - 128;
115         if (a < 0) a=0;
116     }
117     return a;
118 }
119
120 /* AC3 bit allocation. The algorithm is the one described in the AC3
121    spec. */
122 static
123 void ac3_parametric_bit_allocation(AC3BitAllocParameters *s, uint8_t *bap,
124                                    int8_t *exp, int start, int end,
125                                    int snroffset, int fgain, int is_lfe,
126                                    int deltbae,int deltnseg,
127                                    uint8_t *deltoffst, uint8_t *deltlen, uint8_t *deltba)
128 {
129     int bin,i,j,k,end1,v,v1,bndstrt,bndend,lowcomp,begin;
130     int fastleak,slowleak,address,tmp;
131     int16_t psd[256]; /* scaled exponents */
132     int16_t bndpsd[50]; /* interpolated exponents */
133     int16_t excite[50]; /* excitation */
134     int16_t mask[50];   /* masking value */
135
136     /* exponent mapping to PSD */
137     for(bin=start;bin<end;bin++) {
138         psd[bin]=(3072 - (exp[bin] << 7));
139     }
140
141     /* PSD integration */
142     j=start;
143     k=masktab[start];
144     do {
145         v=psd[j];
146         j++;
147         end1=bndtab[k+1];
148         if (end1 > end) end1=end;
149         for(i=j;i<end1;i++) {
150             int c,adr;
151             /* logadd */
152             v1=psd[j];
153             c=v-v1;
154             if (c >= 0) {
155                 adr=c >> 1;
156                 if (adr > 255) adr=255;
157                 v=v + latab[adr];
158             } else {
159                 adr=(-c) >> 1;
160                 if (adr > 255) adr=255;
161                 v=v1 + latab[adr];
162             }
163             j++;
164         }
165         bndpsd[k]=v;
166         k++;
167     } while (end > bndtab[k]);
168
169     /* excitation function */
170     bndstrt = masktab[start];
171     bndend = masktab[end-1] + 1;
172
173     if (bndstrt == 0) {
174         lowcomp = 0;
175         lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, bndpsd[0], bndpsd[1]) ;
176         excite[0] = bndpsd[0] - fgain - lowcomp ;
177         lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, bndpsd[1], bndpsd[2]) ;
178         excite[1] = bndpsd[1] - fgain - lowcomp ;
179         begin = 7 ;
180         for (bin = 2; bin < 7; bin++) {
181             if (!(is_lfe && bin == 6))
182                 lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, bndpsd[bin], bndpsd[bin+1]) ;
183             fastleak = bndpsd[bin] - fgain ;
184             slowleak = bndpsd[bin] - s->sgain ;
185             excite[bin] = fastleak - lowcomp ;
186             if (!(is_lfe && bin == 6)) {
187                 if (bndpsd[bin] <= bndpsd[bin+1]) {
188                     begin = bin + 1 ;
189                     break ;
190                 }
191             }
192         }
193
194         end1=bndend;
195         if (end1 > 22) end1=22;
196
197         for (bin = begin; bin < end1; bin++) {
198             if (!(is_lfe && bin == 6))
199                 lowcomp = calc_lowcomp(lowcomp, bndpsd[bin], bndpsd[bin+1], bin) ;
200
201             fastleak -= s->fdecay ;
202             v = bndpsd[bin] - fgain;
203             if (fastleak < v) fastleak = v;
204
205             slowleak -= s->sdecay ;
206             v = bndpsd[bin] - s->sgain;
207             if (slowleak < v) slowleak = v;
208
209             v=fastleak - lowcomp;
210             if (slowleak > v) v=slowleak;
211
212             excite[bin] = v;
213         }
214         begin = 22;
215     } else {
216         /* coupling channel */
217         begin = bndstrt;
218
219         fastleak = (s->cplfleak << 8) + 768;
220         slowleak = (s->cplsleak << 8) + 768;
221     }
222
223     for (bin = begin; bin < bndend; bin++) {
224         fastleak -= s->fdecay ;
225         v = bndpsd[bin] - fgain;
226         if (fastleak < v) fastleak = v;
227         slowleak -= s->sdecay ;
228         v = bndpsd[bin] - s->sgain;
229         if (slowleak < v) slowleak = v;
230
231         v=fastleak;
232         if (slowleak > v) v = slowleak;
233         excite[bin] = v;
234     }
235
236     /* compute masking curve */
237
238     for (bin = bndstrt; bin < bndend; bin++) {
239         v1 = excite[bin];
240         tmp = s->dbknee - bndpsd[bin];
241         if (tmp > 0) {
242             v1 += tmp >> 2;
243         }
244         v=hth[bin >> s->halfratecod][s->fscod];
245         if (v1 > v) v=v1;
246         mask[bin] = v;
247     }
248
249     /* delta bit allocation */
250
251     if (deltbae == 0 || deltbae == 1) {
252         int band, seg, delta;
253         band = 0 ;
254         for (seg = 0; seg < deltnseg; seg++) {
255             band += deltoffst[seg] ;
256             if (deltba[seg] >= 4) {
257                 delta = (deltba[seg] - 3) << 7;
258             } else {
259                 delta = (deltba[seg] - 4) << 7;
260             }
261             for (k = 0; k < deltlen[seg]; k++) {
262                 mask[band] += delta ;
263                 band++ ;
264             }
265         }
266     }
267
268     /* compute bit allocation */
269
270     i = start ;
271     j = masktab[start] ;
272     do {
273         v=mask[j];
274         v -= snroffset ;
275         v -= s->floor ;
276         if (v < 0) v = 0;
277         v &= 0x1fe0 ;
278         v += s->floor ;
279
280         end1=bndtab[j] + bndsz[j];
281         if (end1 > end) end1=end;
282
283         for (k = i; k < end1; k++) {
284             address = (psd[i] - v) >> 5 ;
285             if (address < 0) address=0;
286             else if (address > 63) address=63;
287             bap[i] = baptab[address];
288             i++;
289         }
290     } while (end > bndtab[j++]) ;
291 }
292
293 typedef struct IComplex {
294     short re,im;
295 } IComplex;
296
297 static void fft_init(int ln)
298 {
299     int i, j, m, n;
300     float alpha;
301
302     n = 1 << ln;
303
304     for(i=0;i<(n/2);i++) {
305         alpha = 2 * M_PI * (float)i / (float)n;
306         costab[i] = fix15(cos(alpha));
307         sintab[i] = fix15(sin(alpha));
308     }
309
310     for(i=0;i<n;i++) {
311         m=0;
312         for(j=0;j<ln;j++) {
313             m |= ((i >> j) & 1) << (ln-j-1);
314         }
315         fft_rev[i]=m;
316     }
317 }
318
319 /* butter fly op */
320 #define BF(pre, pim, qre, qim, pre1, pim1, qre1, qim1) \
321 {\
322   int ax, ay, bx, by;\
323   bx=pre1;\
324   by=pim1;\
325   ax=qre1;\
326   ay=qim1;\
327   pre = (bx + ax) >> 1;\
328   pim = (by + ay) >> 1;\
329   qre = (bx - ax) >> 1;\
330   qim = (by - ay) >> 1;\
331 }
332
333 #define MUL16(a,b) ((a) * (b))
334
335 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
336 {\
337    pre = (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim)) >> 15;\
338    pim = (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim)) >> 15;\
339 }
340
341
342 /* do a 2^n point complex fft on 2^ln points. */
343 static void fft(IComplex *z, int ln)
344 {
345     int        j, l, np, np2;
346     int        nblocks, nloops;
347     register IComplex *p,*q;
348     int tmp_re, tmp_im;
349
350     np = 1 << ln;
351
352     /* reverse */
353     for(j=0;j<np;j++) {
354         int k;
355         IComplex tmp;
356         k = fft_rev[j];
357         if (k < j) {
358             tmp = z[k];
359             z[k] = z[j];
360             z[j] = tmp;
361         }
362     }
363
364     /* pass 0 */
365
366     p=&z[0];
367     j=(np >> 1);
368     do {
369         BF(p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im,
370            p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im);
371         p+=2;
372     } while (--j != 0);
373
374     /* pass 1 */
375
376     p=&z[0];
377     j=np >> 2;
378     do {
379         BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im,
380            p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
381         BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im,
382            p[1].re, p[1].im, p[3].im, -p[3].re);
383         p+=4;
384     } while (--j != 0);
385
386     /* pass 2 .. ln-1 */
387
388     nblocks = np >> 3;
389     nloops = 1 << 2;
390     np2 = np >> 1;
391     do {
392         p = z;
393         q = z + nloops;
394         for (j = 0; j < nblocks; ++j) {
395
396             BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
397                p->re, p->im, q->re, q->im);
398
399             p++;
400             q++;
401             for(l = nblocks; l < np2; l += nblocks) {
402                 CMUL(tmp_re, tmp_im, costab[l], -sintab[l], q->re, q->im);
403                 BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
404                    p->re, p->im, tmp_re, tmp_im);
405                 p++;
406                 q++;
407             }
408             p += nloops;
409             q += nloops;
410         }
411         nblocks = nblocks >> 1;
412         nloops = nloops << 1;
413     } while (nblocks != 0);
414 }
415
416 /* do a 512 point mdct */
417 static void mdct512(int32_t *out, int16_t *in)
418 {
419     int i, re, im, re1, im1;
420     int16_t rot[N];
421     IComplex x[N/4];
422
423     /* shift to simplify computations */
424     for(i=0;i<N/4;i++)
425         rot[i] = -in[i + 3*N/4];
426     for(i=N/4;i<N;i++)
427         rot[i] = in[i - N/4];
428
429     /* pre rotation */
430     for(i=0;i<N/4;i++) {
431         re = ((int)rot[2*i] - (int)rot[N-1-2*i]) >> 1;
432         im = -((int)rot[N/2+2*i] - (int)rot[N/2-1-2*i]) >> 1;
433         CMUL(x[i].re, x[i].im, re, im, -xcos1[i], xsin1[i]);
434     }
435
436     fft(x, MDCT_NBITS - 2);
437
438     /* post rotation */
439     for(i=0;i<N/4;i++) {
440         re = x[i].re;
441         im = x[i].im;
442         CMUL(re1, im1, re, im, xsin1[i], xcos1[i]);
443         out[2*i] = im1;
444         out[N/2-1-2*i] = re1;
445     }
446 }
447
448 /* XXX: use another norm ? */
449 static int calc_exp_diff(uint8_t *exp1, uint8_t *exp2, int n)
450 {
451     int sum, i;
452     sum = 0;
453     for(i=0;i<n;i++) {
454         sum += abs(exp1[i] - exp2[i]);
455     }
456     return sum;
457 }
458
459 static void compute_exp_strategy(uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
460                                  uint8_t exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
461                                  int ch, int is_lfe)
462 {
463     int i, j;
464     int exp_diff;
465
466     /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
467        reused in the next frame */
468     exp_strategy[0][ch] = EXP_NEW;
469     for(i=1;i<NB_BLOCKS;i++) {
470         exp_diff = calc_exp_diff(exp[i][ch], exp[i-1][ch], N/2);
471 #ifdef DEBUG
472         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "exp_diff=%d\n", exp_diff);
473 #endif
474         if (exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
475             exp_strategy[i][ch] = EXP_NEW;
476         else
477             exp_strategy[i][ch] = EXP_REUSE;
478     }
479     if (is_lfe)
480         return;
481
482     /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
483        recoded, we use a coarse encoding */
484     i = 0;
485     while (i < NB_BLOCKS) {
486         j = i + 1;
487         while (j < NB_BLOCKS && exp_strategy[j][ch] == EXP_REUSE)
488             j++;
489         switch(j - i) {
490         case 1:
491             exp_strategy[i][ch] = EXP_D45;
492             break;
493         case 2:
494         case 3:
495             exp_strategy[i][ch] = EXP_D25;
496             break;
497         default:
498             exp_strategy[i][ch] = EXP_D15;
499             break;
500         }
501         i = j;
502     }
503 }
504
505 /* set exp[i] to min(exp[i], exp1[i]) */
506 static void exponent_min(uint8_t exp[N/2], uint8_t exp1[N/2], int n)
507 {
508     int i;
509
510     for(i=0;i<n;i++) {
511         if (exp1[i] < exp[i])
512             exp[i] = exp1[i];
513     }
514 }
515
516 /* update the exponents so that they are the ones the decoder will
517    decode. Return the number of bits used to code the exponents */
518 static int encode_exp(uint8_t encoded_exp[N/2],
519                       uint8_t exp[N/2],
520                       int nb_exps,
521                       int exp_strategy)
522 {
523     int group_size, nb_groups, i, j, k, exp_min;
524     uint8_t exp1[N/2];
525
526     switch(exp_strategy) {
527     case EXP_D15:
528         group_size = 1;
529         break;
530     case EXP_D25:
531         group_size = 2;
532         break;
533     default:
534     case EXP_D45:
535         group_size = 4;
536         break;
537     }
538     nb_groups = ((nb_exps + (group_size * 3) - 4) / (3 * group_size)) * 3;
539
540     /* for each group, compute the minimum exponent */
541     exp1[0] = exp[0]; /* DC exponent is handled separately */
542     k = 1;
543     for(i=1;i<=nb_groups;i++) {
544         exp_min = exp[k];
545         assert(exp_min >= 0 && exp_min <= 24);
546         for(j=1;j<group_size;j++) {
547             if (exp[k+j] < exp_min)
548                 exp_min = exp[k+j];
549         }
550         exp1[i] = exp_min;
551         k += group_size;
552     }
553
554     /* constraint for DC exponent */
555     if (exp1[0] > 15)
556         exp1[0] = 15;
557
558     /* Decrease the delta between each groups to within 2
559      * so that they can be differentially encoded */
560     for (i=1;i<=nb_groups;i++)
561         exp1[i] = FFMIN(exp1[i], exp1[i-1] + 2);
562     for (i=nb_groups-1;i>=0;i--)
563         exp1[i] = FFMIN(exp1[i], exp1[i+1] + 2);
564
565     /* now we have the exponent values the decoder will see */
566     encoded_exp[0] = exp1[0];
567     k = 1;
568     for(i=1;i<=nb_groups;i++) {
569         for(j=0;j<group_size;j++) {
570             encoded_exp[k+j] = exp1[i];
571         }
572         k += group_size;
573     }
574
575 #if defined(DEBUG)
576     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "exponents: strategy=%d\n", exp_strategy);
577     for(i=0;i<=nb_groups * group_size;i++) {
578         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%d ", encoded_exp[i]);
579     }
580     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "\n");
581 #endif
582
583     return 4 + (nb_groups / 3) * 7;
584 }
585
586 /* return the size in bits taken by the mantissa */
587 static int compute_mantissa_size(AC3EncodeContext *s, uint8_t *m, int nb_coefs)
588 {
589     int bits, mant, i;
590
591     bits = 0;
592     for(i=0;i<nb_coefs;i++) {
593         mant = m[i];
594         switch(mant) {
595         case 0:
596             /* nothing */
597             break;
598         case 1:
599             /* 3 mantissa in 5 bits */
600             if (s->mant1_cnt == 0)
601                 bits += 5;
602             if (++s->mant1_cnt == 3)
603                 s->mant1_cnt = 0;
604             break;
605         case 2:
606             /* 3 mantissa in 7 bits */
607             if (s->mant2_cnt == 0)
608                 bits += 7;
609             if (++s->mant2_cnt == 3)
610                 s->mant2_cnt = 0;
611             break;
612         case 3:
613             bits += 3;
614             break;
615         case 4:
616             /* 2 mantissa in 7 bits */
617             if (s->mant4_cnt == 0)
618                 bits += 7;
619             if (++s->mant4_cnt == 2)
620                 s->mant4_cnt = 0;
621             break;
622         case 14:
623             bits += 14;
624             break;
625         case 15:
626             bits += 16;
627             break;
628         default:
629             bits += mant - 1;
630             break;
631         }
632     }
633     return bits;
634 }
635
636
637 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s,
638                      uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
639                      uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
640                      uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
641                      int frame_bits, int csnroffst, int fsnroffst)
642 {
643     int i, ch;
644
645     /* compute size */
646     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
647         s->mant1_cnt = 0;
648         s->mant2_cnt = 0;
649         s->mant4_cnt = 0;
650         for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
651             ac3_parametric_bit_allocation(&s->bit_alloc,
652                                           bap[i][ch], (int8_t *)encoded_exp[i][ch],
653                                           0, s->nb_coefs[ch],
654                                           (((csnroffst-15) << 4) +
655                                            fsnroffst) << 2,
656                                           fgaintab[s->fgaincod[ch]],
657                                           ch == s->lfe_channel,
658                                           2, 0, NULL, NULL, NULL);
659             frame_bits += compute_mantissa_size(s, bap[i][ch],
660                                                  s->nb_coefs[ch]);
661         }
662     }
663 #if 0
664     printf("csnr=%d fsnr=%d frame_bits=%d diff=%d\n",
665            csnroffst, fsnroffst, frame_bits,
666            16 * s->frame_size - ((frame_bits + 7) & ~7));
667 #endif
668     return 16 * s->frame_size - frame_bits;
669 }
670
671 #define SNR_INC1 4
672
673 static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s,
674                                   uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
675                                   uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
676                                   uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
677                                   int frame_bits)
678 {
679     int i, ch;
680     int csnroffst, fsnroffst;
681     uint8_t bap1[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
682     static int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
683
684     /* init default parameters */
685     s->sdecaycod = 2;
686     s->fdecaycod = 1;
687     s->sgaincod = 1;
688     s->dbkneecod = 2;
689     s->floorcod = 4;
690     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++)
691         s->fgaincod[ch] = 4;
692
693     /* compute real values */
694     s->bit_alloc.fscod = s->fscod;
695     s->bit_alloc.halfratecod = s->halfratecod;
696     s->bit_alloc.sdecay = sdecaytab[s->sdecaycod] >> s->halfratecod;
697     s->bit_alloc.fdecay = fdecaytab[s->fdecaycod] >> s->halfratecod;
698     s->bit_alloc.sgain = sgaintab[s->sgaincod];
699     s->bit_alloc.dbknee = dbkneetab[s->dbkneecod];
700     s->bit_alloc.floor = floortab[s->floorcod];
701
702     /* header size */
703     frame_bits += 65;
704     // if (s->acmod == 2)
705     //    frame_bits += 2;
706     frame_bits += frame_bits_inc[s->acmod];
707
708     /* audio blocks */
709     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
710         frame_bits += s->nb_channels * 2 + 2; /* blksw * c, dithflag * c, dynrnge, cplstre */
711         if (s->acmod == 2) {
712             frame_bits++; /* rematstr */
713             if(i==0) frame_bits += 4;
714         }
715         frame_bits += 2 * s->nb_channels; /* chexpstr[2] * c */
716         if (s->lfe)
717             frame_bits++; /* lfeexpstr */
718         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
719             if (exp_strategy[i][ch] != EXP_REUSE)
720                 frame_bits += 6 + 2; /* chbwcod[6], gainrng[2] */
721         }
722         frame_bits++; /* baie */
723         frame_bits++; /* snr */
724         frame_bits += 2; /* delta / skip */
725     }
726     frame_bits++; /* cplinu for block 0 */
727     /* bit alloc info */
728     /* sdcycod[2], fdcycod[2], sgaincod[2], dbpbcod[2], floorcod[3] */
729     /* csnroffset[6] */
730     /* (fsnoffset[4] + fgaincod[4]) * c */
731     frame_bits += 2*4 + 3 + 6 + s->nb_all_channels * (4 + 3);
732
733     /* auxdatae, crcrsv */
734     frame_bits += 2;
735
736     /* CRC */
737     frame_bits += 16;
738
739     /* now the big work begins : do the bit allocation. Modify the snr
740        offset until we can pack everything in the requested frame size */
741
742     csnroffst = s->csnroffst;
743     while (csnroffst >= 0 &&
744            bit_alloc(s, bap, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits, csnroffst, 0) < 0)
745         csnroffst -= SNR_INC1;
746     if (csnroffst < 0) {
747         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Bit allocation failed, try increasing the bitrate, -ab 384 for example!\n");
748         return -1;
749     }
750     while ((csnroffst + SNR_INC1) <= 63 &&
751            bit_alloc(s, bap1, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits,
752                      csnroffst + SNR_INC1, 0) >= 0) {
753         csnroffst += SNR_INC1;
754         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
755     }
756     while ((csnroffst + 1) <= 63 &&
757            bit_alloc(s, bap1, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits, csnroffst + 1, 0) >= 0) {
758         csnroffst++;
759         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
760     }
761
762     fsnroffst = 0;
763     while ((fsnroffst + SNR_INC1) <= 15 &&
764            bit_alloc(s, bap1, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits,
765                      csnroffst, fsnroffst + SNR_INC1) >= 0) {
766         fsnroffst += SNR_INC1;
767         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
768     }
769     while ((fsnroffst + 1) <= 15 &&
770            bit_alloc(s, bap1, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits,
771                      csnroffst, fsnroffst + 1) >= 0) {
772         fsnroffst++;
773         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
774     }
775
776     s->csnroffst = csnroffst;
777     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++)
778         s->fsnroffst[ch] = fsnroffst;
779 #if defined(DEBUG_BITALLOC)
780     {
781         int j;
782
783         for(i=0;i<6;i++) {
784             for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
785                 printf("Block #%d Ch%d:\n", i, ch);
786                 printf("bap=");
787                 for(j=0;j<s->nb_coefs[ch];j++) {
788                     printf("%d ",bap[i][ch][j]);
789                 }
790                 printf("\n");
791             }
792         }
793     }
794 #endif
795     return 0;
796 }
797
798 static void ac3_common_init(void)
799 {
800     int i, j, k, l, v;
801     /* compute bndtab and masktab from bandsz */
802     k = 0;
803     l = 0;
804     for(i=0;i<50;i++) {
805         bndtab[i] = l;
806         v = bndsz[i];
807         for(j=0;j<v;j++) masktab[k++]=i;
808         l += v;
809     }
810     bndtab[50] = l;
811 }
812
813
814 static int AC3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
815 {
816     int freq = avctx->sample_rate;
817     int bitrate = avctx->bit_rate;
818     int channels = avctx->channels;
819     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
820     int i, j, ch;
821     float alpha;
822     static const uint8_t acmod_defs[6] = {
823         0x01, /* C */
824         0x02, /* L R */
825         0x03, /* L C R */
826         0x06, /* L R SL SR */
827         0x07, /* L C R SL SR */
828         0x07, /* L C R SL SR (+LFE) */
829     };
830
831     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
832
833     /* number of channels */
834     if (channels < 1 || channels > 6)
835         return -1;
836     s->acmod = acmod_defs[channels - 1];
837     s->lfe = (channels == 6) ? 1 : 0;
838     s->nb_all_channels = channels;
839     s->nb_channels = channels > 5 ? 5 : channels;
840     s->lfe_channel = s->lfe ? 5 : -1;
841
842     /* frequency */
843     for(i=0;i<3;i++) {
844         for(j=0;j<3;j++)
845             if ((ac3_freqs[j] >> i) == freq)
846                 goto found;
847     }
848     return -1;
849  found:
850     s->sample_rate = freq;
851     s->halfratecod = i;
852     s->fscod = j;
853     s->bsid = 8 + s->halfratecod;
854     s->bsmod = 0; /* complete main audio service */
855
856     /* bitrate & frame size */
857     bitrate /= 1000;
858     for(i=0;i<19;i++) {
859         if ((ac3_bitratetab[i] >> s->halfratecod) == bitrate)
860             break;
861     }
862     if (i == 19)
863         return -1;
864     s->bit_rate = bitrate;
865     s->frmsizecod = i << 1;
866     s->frame_size_min = (bitrate * 1000 * AC3_FRAME_SIZE) / (freq * 16);
867     s->bits_written = 0;
868     s->samples_written = 0;
869     s->frame_size = s->frame_size_min;
870
871     /* bit allocation init */
872     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
873         /* bandwidth for each channel */
874         /* XXX: should compute the bandwidth according to the frame
875            size, so that we avoid anoying high freq artefacts */
876         s->chbwcod[ch] = 50; /* sample bandwidth as mpeg audio layer 2 table 0 */
877         s->nb_coefs[ch] = ((s->chbwcod[ch] + 12) * 3) + 37;
878     }
879     if (s->lfe) {
880         s->nb_coefs[s->lfe_channel] = 7; /* fixed */
881     }
882     /* initial snr offset */
883     s->csnroffst = 40;
884
885     ac3_common_init();
886
887     /* mdct init */
888     fft_init(MDCT_NBITS - 2);
889     for(i=0;i<N/4;i++) {
890         alpha = 2 * M_PI * (i + 1.0 / 8.0) / (float)N;
891         xcos1[i] = fix15(-cos(alpha));
892         xsin1[i] = fix15(-sin(alpha));
893     }
894
895     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
896     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
897
898     return 0;
899 }
900
901 /* output the AC3 frame header */
902 static void output_frame_header(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
903 {
904     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
905
906     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77); /* frame header */
907     put_bits(&s->pb, 16, 0); /* crc1: will be filled later */
908     put_bits(&s->pb, 2, s->fscod);
909     put_bits(&s->pb, 6, s->frmsizecod + (s->frame_size - s->frame_size_min));
910     put_bits(&s->pb, 5, s->bsid);
911     put_bits(&s->pb, 3, s->bsmod);
912     put_bits(&s->pb, 3, s->acmod);
913     if ((s->acmod & 0x01) && s->acmod != 0x01)
914         put_bits(&s->pb, 2, 1); /* XXX -4.5 dB */
915     if (s->acmod & 0x04)
916         put_bits(&s->pb, 2, 1); /* XXX -6 dB */
917     if (s->acmod == 0x02)
918         put_bits(&s->pb, 2, 0); /* surround not indicated */
919     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe); /* LFE */
920     put_bits(&s->pb, 5, 31); /* dialog norm: -31 db */
921     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no compression control word */
922     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no lang code */
923     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no audio production info */
924     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no copyright */
925     put_bits(&s->pb, 1, 1); /* original bitstream */
926     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no time code 1 */
927     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no time code 2 */
928     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no addtional bit stream info */
929 }
930
931 /* symetric quantization on 'levels' levels */
932 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
933 {
934     int v;
935
936     if (c >= 0) {
937         v = (levels * (c << e)) >> 24;
938         v = (v + 1) >> 1;
939         v = (levels >> 1) + v;
940     } else {
941         v = (levels * ((-c) << e)) >> 24;
942         v = (v + 1) >> 1;
943         v = (levels >> 1) - v;
944     }
945     assert (v >= 0 && v < levels);
946     return v;
947 }
948
949 /* asymetric quantization on 2^qbits levels */
950 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
951 {
952     int lshift, m, v;
953
954     lshift = e + qbits - 24;
955     if (lshift >= 0)
956         v = c << lshift;
957     else
958         v = c >> (-lshift);
959     /* rounding */
960     v = (v + 1) >> 1;
961     m = (1 << (qbits-1));
962     if (v >= m)
963         v = m - 1;
964     assert(v >= -m);
965     return v & ((1 << qbits)-1);
966 }
967
968 /* Output one audio block. There are NB_BLOCKS audio blocks in one AC3
969    frame */
970 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s,
971                                uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS],
972                                uint8_t encoded_exp[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
973                                uint8_t bap[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
974                                int32_t mdct_coefs[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
975                                int8_t global_exp[AC3_MAX_CHANNELS],
976                                int block_num)
977 {
978     int ch, nb_groups, group_size, i, baie, rbnd;
979     uint8_t *p;
980     uint16_t qmant[AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
981     int exp0, exp1;
982     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;
983     uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr;
984     int delta0, delta1, delta2;
985
986     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++)
987         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* 512 point MDCT */
988     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++)
989         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* no dither */
990     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no dynamic range */
991     if (block_num == 0) {
992         /* for block 0, even if no coupling, we must say it. This is a
993            waste of bit :-) */
994         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* coupling strategy present */
995         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no coupling strategy */
996     } else {
997         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no new coupling strategy */
998     }
999
1000     if (s->acmod == 2)
1001       {
1002         if(block_num==0)
1003           {
1004             /* first block must define rematrixing (rematstr)  */
1005             put_bits(&s->pb, 1, 1);
1006
1007             /* dummy rematrixing rematflg(1:4)=0 */
1008             for (rbnd=0;rbnd<4;rbnd++)
1009               put_bits(&s->pb, 1, 0);
1010           }
1011         else
1012           {
1013             /* no matrixing (but should be used in the future) */
1014             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1015           }
1016       }
1017
1018 #if defined(DEBUG)
1019     {
1020       static int count = 0;
1021       av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Block #%d (%d)\n", block_num, count++);
1022     }
1023 #endif
1024     /* exponent strategy */
1025     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1026         put_bits(&s->pb, 2, exp_strategy[ch]);
1027     }
1028
1029     if (s->lfe) {
1030         put_bits(&s->pb, 1, exp_strategy[s->lfe_channel]);
1031     }
1032
1033     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1034         if (exp_strategy[ch] != EXP_REUSE)
1035             put_bits(&s->pb, 6, s->chbwcod[ch]);
1036     }
1037
1038     /* exponents */
1039     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
1040         switch(exp_strategy[ch]) {
1041         case EXP_REUSE:
1042             continue;
1043         case EXP_D15:
1044             group_size = 1;
1045             break;
1046         case EXP_D25:
1047             group_size = 2;
1048             break;
1049         default:
1050         case EXP_D45:
1051             group_size = 4;
1052             break;
1053         }
1054         nb_groups = (s->nb_coefs[ch] + (group_size * 3) - 4) / (3 * group_size);
1055         p = encoded_exp[ch];
1056
1057         /* first exponent */
1058         exp1 = *p++;
1059         put_bits(&s->pb, 4, exp1);
1060
1061         /* next ones are delta encoded */
1062         for(i=0;i<nb_groups;i++) {
1063             /* merge three delta in one code */
1064             exp0 = exp1;
1065             exp1 = p[0];
1066             p += group_size;
1067             delta0 = exp1 - exp0 + 2;
1068
1069             exp0 = exp1;
1070             exp1 = p[0];
1071             p += group_size;
1072             delta1 = exp1 - exp0 + 2;
1073
1074             exp0 = exp1;
1075             exp1 = p[0];
1076             p += group_size;
1077             delta2 = exp1 - exp0 + 2;
1078
1079             put_bits(&s->pb, 7, ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2);
1080         }
1081
1082         if (ch != s->lfe_channel)
1083             put_bits(&s->pb, 2, 0); /* no gain range info */
1084     }
1085
1086     /* bit allocation info */
1087     baie = (block_num == 0);
1088     put_bits(&s->pb, 1, baie);
1089     if (baie) {
1090         put_bits(&s->pb, 2, s->sdecaycod);
1091         put_bits(&s->pb, 2, s->fdecaycod);
1092         put_bits(&s->pb, 2, s->sgaincod);
1093         put_bits(&s->pb, 2, s->dbkneecod);
1094         put_bits(&s->pb, 3, s->floorcod);
1095     }
1096
1097     /* snr offset */
1098     put_bits(&s->pb, 1, baie); /* always present with bai */
1099     if (baie) {
1100         put_bits(&s->pb, 6, s->csnroffst);
1101         for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
1102             put_bits(&s->pb, 4, s->fsnroffst[ch]);
1103             put_bits(&s->pb, 3, s->fgaincod[ch]);
1104         }
1105     }
1106
1107     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
1108     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
1109
1110     /* mantissa encoding : we use two passes to handle the grouping. A
1111        one pass method may be faster, but it would necessitate to
1112        modify the output stream. */
1113
1114     /* first pass: quantize */
1115     mant1_cnt = mant2_cnt = mant4_cnt = 0;
1116     qmant1_ptr = qmant2_ptr = qmant4_ptr = NULL;
1117
1118     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
1119         int b, c, e, v;
1120
1121         for(i=0;i<s->nb_coefs[ch];i++) {
1122             c = mdct_coefs[ch][i];
1123             e = encoded_exp[ch][i] - global_exp[ch];
1124             b = bap[ch][i];
1125             switch(b) {
1126             case 0:
1127                 v = 0;
1128                 break;
1129             case 1:
1130                 v = sym_quant(c, e, 3);
1131                 switch(mant1_cnt) {
1132                 case 0:
1133                     qmant1_ptr = &qmant[ch][i];
1134                     v = 9 * v;
1135                     mant1_cnt = 1;
1136                     break;
1137                 case 1:
1138                     *qmant1_ptr += 3 * v;
1139                     mant1_cnt = 2;
1140                     v = 128;
1141                     break;
1142                 default:
1143                     *qmant1_ptr += v;
1144                     mant1_cnt = 0;
1145                     v = 128;
1146                     break;
1147                 }
1148                 break;
1149             case 2:
1150                 v = sym_quant(c, e, 5);
1151                 switch(mant2_cnt) {
1152                 case 0:
1153                     qmant2_ptr = &qmant[ch][i];
1154                     v = 25 * v;
1155                     mant2_cnt = 1;
1156                     break;
1157                 case 1:
1158                     *qmant2_ptr += 5 * v;
1159                     mant2_cnt = 2;
1160                     v = 128;
1161                     break;
1162                 default:
1163                     *qmant2_ptr += v;
1164                     mant2_cnt = 0;
1165                     v = 128;
1166                     break;
1167                 }
1168                 break;
1169             case 3:
1170                 v = sym_quant(c, e, 7);
1171                 break;
1172             case 4:
1173                 v = sym_quant(c, e, 11);
1174                 switch(mant4_cnt) {
1175                 case 0:
1176                     qmant4_ptr = &qmant[ch][i];
1177                     v = 11 * v;
1178                     mant4_cnt = 1;
1179                     break;
1180                 default:
1181                     *qmant4_ptr += v;
1182                     mant4_cnt = 0;
1183                     v = 128;
1184                     break;
1185                 }
1186                 break;
1187             case 5:
1188                 v = sym_quant(c, e, 15);
1189                 break;
1190             case 14:
1191                 v = asym_quant(c, e, 14);
1192                 break;
1193             case 15:
1194                 v = asym_quant(c, e, 16);
1195                 break;
1196             default:
1197                 v = asym_quant(c, e, b - 1);
1198                 break;
1199             }
1200             qmant[ch][i] = v;
1201         }
1202     }
1203
1204     /* second pass : output the values */
1205     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
1206         int b, q;
1207
1208         for(i=0;i<s->nb_coefs[ch];i++) {
1209             q = qmant[ch][i];
1210             b = bap[ch][i];
1211             switch(b) {
1212             case 0:
1213                 break;
1214             case 1:
1215                 if (q != 128)
1216                     put_bits(&s->pb, 5, q);
1217                 break;
1218             case 2:
1219                 if (q != 128)
1220                     put_bits(&s->pb, 7, q);
1221                 break;
1222             case 3:
1223                 put_bits(&s->pb, 3, q);
1224                 break;
1225             case 4:
1226                 if (q != 128)
1227                     put_bits(&s->pb, 7, q);
1228                 break;
1229             case 14:
1230                 put_bits(&s->pb, 14, q);
1231                 break;
1232             case 15:
1233                 put_bits(&s->pb, 16, q);
1234                 break;
1235             default:
1236                 put_bits(&s->pb, b - 1, q);
1237                 break;
1238             }
1239         }
1240     }
1241 }
1242
1243 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1244
1245 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1246 {
1247     unsigned int c;
1248
1249     c = 0;
1250     while (a) {
1251         if (a & 1)
1252             c ^= b;
1253         a = a >> 1;
1254         b = b << 1;
1255         if (b & (1 << 16))
1256             b ^= poly;
1257     }
1258     return c;
1259 }
1260
1261 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1262 {
1263     unsigned int r;
1264     r = 1;
1265     while (n) {
1266         if (n & 1)
1267             r = mul_poly(r, a, poly);
1268         a = mul_poly(a, a, poly);
1269         n >>= 1;
1270     }
1271     return r;
1272 }
1273
1274
1275 /* compute log2(max(abs(tab[]))) */
1276 static int log2_tab(int16_t *tab, int n)
1277 {
1278     int i, v;
1279
1280     v = 0;
1281     for(i=0;i<n;i++) {
1282         v |= abs(tab[i]);
1283     }
1284     return av_log2(v);
1285 }
1286
1287 static void lshift_tab(int16_t *tab, int n, int lshift)
1288 {
1289     int i;
1290
1291     if (lshift > 0) {
1292         for(i=0;i<n;i++) {
1293             tab[i] <<= lshift;
1294         }
1295     } else if (lshift < 0) {
1296         lshift = -lshift;
1297         for(i=0;i<n;i++) {
1298             tab[i] >>= lshift;
1299         }
1300     }
1301 }
1302
1303 /* fill the end of the frame and compute the two crcs */
1304 static int output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1305 {
1306     int frame_size, frame_size_58, n, crc1, crc2, crc_inv;
1307     uint8_t *frame;
1308
1309     frame_size = s->frame_size; /* frame size in words */
1310     /* align to 8 bits */
1311     flush_put_bits(&s->pb);
1312     /* add zero bytes to reach the frame size */
1313     frame = s->pb.buf;
1314     n = 2 * s->frame_size - (pbBufPtr(&s->pb) - frame) - 2;
1315     assert(n >= 0);
1316     if(n>0)
1317       memset(pbBufPtr(&s->pb), 0, n);
1318
1319     /* Now we must compute both crcs : this is not so easy for crc1
1320        because it is at the beginning of the data... */
1321     frame_size_58 = (frame_size >> 1) + (frame_size >> 3);
1322     crc1 = bswap_16(av_crc(av_crc8005, 0, frame + 4, 2 * frame_size_58 - 4));
1323     /* XXX: could precompute crc_inv */
1324     crc_inv = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (16 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
1325     crc1 = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1326     frame[2] = crc1 >> 8;
1327     frame[3] = crc1;
1328
1329     crc2 = bswap_16(av_crc(av_crc8005, 0, frame + 2 * frame_size_58, (frame_size - frame_size_58) * 2 - 2));
1330     frame[2*frame_size - 2] = crc2 >> 8;
1331     frame[2*frame_size - 1] = crc2;
1332
1333     //    printf("n=%d frame_size=%d\n", n, frame_size);
1334     return frame_size * 2;
1335 }
1336
1337 static int AC3_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
1338                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
1339 {
1340     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1341     int16_t *samples = data;
1342     int i, j, k, v, ch;
1343     int16_t input_samples[N];
1344     int32_t mdct_coef[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1345     uint8_t exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1346     uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS];
1347     uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1348     uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1349     int8_t exp_samples[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS];
1350     int frame_bits;
1351
1352     frame_bits = 0;
1353     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
1354         /* fixed mdct to the six sub blocks & exponent computation */
1355         for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
1356             int16_t *sptr;
1357             int sinc;
1358
1359             /* compute input samples */
1360             memcpy(input_samples, s->last_samples[ch], N/2 * sizeof(int16_t));
1361             sinc = s->nb_all_channels;
1362             sptr = samples + (sinc * (N/2) * i) + ch;
1363             for(j=0;j<N/2;j++) {
1364                 v = *sptr;
1365                 input_samples[j + N/2] = v;
1366                 s->last_samples[ch][j] = v;
1367                 sptr += sinc;
1368             }
1369
1370             /* apply the MDCT window */
1371             for(j=0;j<N/2;j++) {
1372                 input_samples[j] = MUL16(input_samples[j],
1373                                          ac3_window[j]) >> 15;
1374                 input_samples[N-j-1] = MUL16(input_samples[N-j-1],
1375                                              ac3_window[j]) >> 15;
1376             }
1377
1378             /* Normalize the samples to use the maximum available
1379                precision */
1380             v = 14 - log2_tab(input_samples, N);
1381             if (v < 0)
1382                 v = 0;
1383             exp_samples[i][ch] = v - 9;
1384             lshift_tab(input_samples, N, v);
1385
1386             /* do the MDCT */
1387             mdct512(mdct_coef[i][ch], input_samples);
1388
1389             /* compute "exponents". We take into account the
1390                normalization there */
1391             for(j=0;j<N/2;j++) {
1392                 int e;
1393                 v = abs(mdct_coef[i][ch][j]);
1394                 if (v == 0)
1395                     e = 24;
1396                 else {
1397                     e = 23 - av_log2(v) + exp_samples[i][ch];
1398                     if (e >= 24) {
1399                         e = 24;
1400                         mdct_coef[i][ch][j] = 0;
1401                     }
1402                 }
1403                 exp[i][ch][j] = e;
1404             }
1405         }
1406
1407         compute_exp_strategy(exp_strategy, exp, ch, ch == s->lfe_channel);
1408
1409         /* compute the exponents as the decoder will see them. The
1410            EXP_REUSE case must be handled carefully : we select the
1411            min of the exponents */
1412         i = 0;
1413         while (i < NB_BLOCKS) {
1414             j = i + 1;
1415             while (j < NB_BLOCKS && exp_strategy[j][ch] == EXP_REUSE) {
1416                 exponent_min(exp[i][ch], exp[j][ch], s->nb_coefs[ch]);
1417                 j++;
1418             }
1419             frame_bits += encode_exp(encoded_exp[i][ch],
1420                                      exp[i][ch], s->nb_coefs[ch],
1421                                      exp_strategy[i][ch]);
1422             /* copy encoded exponents for reuse case */
1423             for(k=i+1;k<j;k++) {
1424                 memcpy(encoded_exp[k][ch], encoded_exp[i][ch],
1425                        s->nb_coefs[ch] * sizeof(uint8_t));
1426             }
1427             i = j;
1428         }
1429     }
1430
1431     /* adjust for fractional frame sizes */
1432     while(s->bits_written >= s->bit_rate*1000 && s->samples_written >= s->sample_rate) {
1433         s->bits_written -= s->bit_rate*1000;
1434         s->samples_written -= s->sample_rate;
1435     }
1436     s->frame_size = s->frame_size_min + (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate*1000);
1437     s->bits_written += s->frame_size * 16;
1438     s->samples_written += AC3_FRAME_SIZE;
1439
1440     compute_bit_allocation(s, bap, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits);
1441     /* everything is known... let's output the frame */
1442     output_frame_header(s, frame);
1443
1444     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
1445         output_audio_block(s, exp_strategy[i], encoded_exp[i],
1446                            bap[i], mdct_coef[i], exp_samples[i], i);
1447     }
1448     return output_frame_end(s);
1449 }
1450
1451 static int AC3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1452 {
1453     av_freep(&avctx->coded_frame);
1454     return 0;
1455 }
1456
1457 #if 0
1458 /*************************************************************************/
1459 /* TEST */
1460
1461 #define FN (N/4)
1462
1463 void fft_test(void)
1464 {
1465     IComplex in[FN], in1[FN];
1466     int k, n, i;
1467     float sum_re, sum_im, a;
1468
1469     /* FFT test */
1470
1471     for(i=0;i<FN;i++) {
1472         in[i].re = random() % 65535 - 32767;
1473         in[i].im = random() % 65535 - 32767;
1474         in1[i] = in[i];
1475     }
1476     fft(in, 7);
1477
1478     /* do it by hand */
1479     for(k=0;k<FN;k++) {
1480         sum_re = 0;
1481         sum_im = 0;
1482         for(n=0;n<FN;n++) {
1483             a = -2 * M_PI * (n * k) / FN;
1484             sum_re += in1[n].re * cos(a) - in1[n].im * sin(a);
1485             sum_im += in1[n].re * sin(a) + in1[n].im * cos(a);
1486         }
1487         printf("%3d: %6d,%6d %6.0f,%6.0f\n",
1488                k, in[k].re, in[k].im, sum_re / FN, sum_im / FN);
1489     }
1490 }
1491
1492 void mdct_test(void)
1493 {
1494     int16_t input[N];
1495     int32_t output[N/2];
1496     float input1[N];
1497     float output1[N/2];
1498     float s, a, err, e, emax;
1499     int i, k, n;
1500
1501     for(i=0;i<N;i++) {
1502         input[i] = (random() % 65535 - 32767) * 9 / 10;
1503         input1[i] = input[i];
1504     }
1505
1506     mdct512(output, input);
1507
1508     /* do it by hand */
1509     for(k=0;k<N/2;k++) {
1510         s = 0;
1511         for(n=0;n<N;n++) {
1512             a = (2*M_PI*(2*n+1+N/2)*(2*k+1) / (4 * N));
1513             s += input1[n] * cos(a);
1514         }
1515         output1[k] = -2 * s / N;
1516     }
1517
1518     err = 0;
1519     emax = 0;
1520     for(i=0;i<N/2;i++) {
1521         printf("%3d: %7d %7.0f\n", i, output[i], output1[i]);
1522         e = output[i] - output1[i];
1523         if (e > emax)
1524             emax = e;
1525         err += e * e;
1526     }
1527     printf("err2=%f emax=%f\n", err / (N/2), emax);
1528 }
1529
1530 void test_ac3(void)
1531 {
1532     AC3EncodeContext ctx;
1533     unsigned char frame[AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE];
1534     short samples[AC3_FRAME_SIZE];
1535     int ret, i;
1536
1537     AC3_encode_init(&ctx, 44100, 64000, 1);
1538
1539     fft_test();
1540     mdct_test();
1541
1542     for(i=0;i<AC3_FRAME_SIZE;i++)
1543         samples[i] = (int)(sin(2*M_PI*i*1000.0/44100) * 10000);
1544     ret = AC3_encode_frame(&ctx, frame, samples);
1545     printf("ret=%d\n", ret);
1546 }
1547 #endif
1548
1549 AVCodec ac3_encoder = {
1550     "ac3",
1551     CODEC_TYPE_AUDIO,
1552     CODEC_ID_AC3,
1553     sizeof(AC3EncodeContext),
1554     AC3_encode_init,
1555     AC3_encode_frame,
1556     AC3_encode_close,
1557     NULL,
1558 };