1ab0c62b9112b314530ad09915acf11056924153
[ffmpeg.git] / libavcodec / ac3enc.c
1 /*
2  * The simplest AC-3 encoder
3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard
4  * Copyright (c) 2006-2010 Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
5  * Copyright (c) 2006-2010 Prakash Punnoor <prakash@punnoor.de>
6  *
7  * This file is part of Libav.
8  *
9  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
11  * License as published by the Free Software Foundation; either
12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
13  *
14  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17  * Lesser General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
20  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22  */
23
24 /**
25  * @file
26  * The simplest AC-3 encoder.
27  */
28
29 //#define ASSERT_LEVEL 2
30
31 #include <stdint.h>
32
33 #include "libavutil/audioconvert.h"
34 #include "libavutil/avassert.h"
35 #include "libavutil/avstring.h"
36 #include "libavutil/crc.h"
37 #include "libavutil/opt.h"
38 #include "avcodec.h"
39 #include "put_bits.h"
40 #include "dsputil.h"
41 #include "ac3dsp.h"
42 #include "ac3.h"
43 #include "audioconvert.h"
44 #include "fft.h"
45
46
47 #ifndef CONFIG_AC3ENC_FLOAT
48 #define CONFIG_AC3ENC_FLOAT 0
49 #endif
50
51
52 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
53 #define MAC_COEF(d,a,b) ((d)+=(a)*(b))
54 typedef float SampleType;
55 typedef float CoefType;
56 typedef float CoefSumType;
57 #else
58 #define MAC_COEF(d,a,b) MAC64(d,a,b)
59 typedef int16_t SampleType;
60 typedef int32_t CoefType;
61 typedef int64_t CoefSumType;
62 #endif
63
64 typedef struct AC3MDCTContext {
65     const SampleType *window;           ///< MDCT window function
66     FFTContext fft;                     ///< FFT context for MDCT calculation
67 } AC3MDCTContext;
68
69 /**
70  * Encoding Options used by AVOption.
71  */
72 typedef struct AC3EncOptions {
73     /* AC-3 metadata options*/
74     int dialogue_level;
75     int bitstream_mode;
76     float center_mix_level;
77     float surround_mix_level;
78     int dolby_surround_mode;
79     int audio_production_info;
80     int mixing_level;
81     int room_type;
82     int copyright;
83     int original;
84     int extended_bsi_1;
85     int preferred_stereo_downmix;
86     float ltrt_center_mix_level;
87     float ltrt_surround_mix_level;
88     float loro_center_mix_level;
89     float loro_surround_mix_level;
90     int extended_bsi_2;
91     int dolby_surround_ex_mode;
92     int dolby_headphone_mode;
93     int ad_converter_type;
94
95     /* other encoding options */
96     int allow_per_frame_metadata;
97     int stereo_rematrixing;
98     int channel_coupling;
99     int cpl_start;
100 } AC3EncOptions;
101
102 /**
103  * Data for a single audio block.
104  */
105 typedef struct AC3Block {
106     CoefType **mdct_coef;                       ///< MDCT coefficients
107     int32_t  **fixed_coef;                      ///< fixed-point MDCT coefficients
108     uint8_t  **exp;                             ///< original exponents
109     uint8_t  **grouped_exp;                     ///< grouped exponents
110     int16_t  **psd;                             ///< psd per frequency bin
111     int16_t  **band_psd;                        ///< psd per critical band
112     int16_t  **mask;                            ///< masking curve
113     uint16_t **qmant;                           ///< quantized mantissas
114     uint8_t  **cpl_coord_exp;                   ///< coupling coord exponents           (cplcoexp)
115     uint8_t  **cpl_coord_mant;                  ///< coupling coord mantissas           (cplcomant)
116     uint8_t  coeff_shift[AC3_MAX_CHANNELS];     ///< fixed-point coefficient shift values
117     uint8_t  new_rematrixing_strategy;          ///< send new rematrixing flags in this block
118     int      num_rematrixing_bands;             ///< number of rematrixing bands
119     uint8_t  rematrixing_flags[4];              ///< rematrixing flags
120     int      new_cpl_strategy;                  ///< send new coupling strategy
121     int      cpl_in_use;                        ///< coupling in use for this block     (cplinu)
122     uint8_t  channel_in_cpl[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< channel in coupling                (chincpl)
123     int      num_cpl_channels;                  ///< number of channels in coupling
124     uint8_t  new_cpl_coords;                    ///< send new coupling coordinates      (cplcoe)
125     uint8_t  cpl_master_exp[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< coupling coord master exponents    (mstrcplco)
126     int      new_snr_offsets;                   ///< send new SNR offsets
127     int      new_cpl_leak;                      ///< send new coupling leak info
128     int      end_freq[AC3_MAX_CHANNELS];        ///< end frequency bin                  (endmant)
129 } AC3Block;
130
131 /**
132  * AC-3 encoder private context.
133  */
134 typedef struct AC3EncodeContext {
135     AVClass *av_class;                      ///< AVClass used for AVOption
136     AC3EncOptions options;                  ///< encoding options
137     PutBitContext pb;                       ///< bitstream writer context
138     DSPContext dsp;
139     AC3DSPContext ac3dsp;                   ///< AC-3 optimized functions
140     AC3MDCTContext mdct;                    ///< MDCT context
141
142     AC3Block blocks[AC3_MAX_BLOCKS];        ///< per-block info
143
144     int eac3;                               ///< indicates if this is E-AC-3 vs. AC-3
145     int bitstream_id;                       ///< bitstream id                           (bsid)
146     int bitstream_mode;                     ///< bitstream mode                         (bsmod)
147
148     int bit_rate;                           ///< target bit rate, in bits-per-second
149     int sample_rate;                        ///< sampling frequency, in Hz
150
151     int frame_size_min;                     ///< minimum frame size in case rounding is necessary
152     int frame_size;                         ///< current frame size in bytes
153     int frame_size_code;                    ///< frame size code                        (frmsizecod)
154     uint16_t crc_inv[2];
155     int64_t bits_written;                   ///< bit count    (used to avg. bitrate)
156     int64_t samples_written;                ///< sample count (used to avg. bitrate)
157
158     int fbw_channels;                       ///< number of full-bandwidth channels      (nfchans)
159     int channels;                           ///< total number of channels               (nchans)
160     int lfe_on;                             ///< indicates if there is an LFE channel   (lfeon)
161     int lfe_channel;                        ///< channel index of the LFE channel
162     int has_center;                         ///< indicates if there is a center channel
163     int has_surround;                       ///< indicates if there are one or more surround channels
164     int channel_mode;                       ///< channel mode                           (acmod)
165     const uint8_t *channel_map;             ///< channel map used to reorder channels
166
167     int center_mix_level;                   ///< center mix level code
168     int surround_mix_level;                 ///< surround mix level code
169     int ltrt_center_mix_level;              ///< Lt/Rt center mix level code
170     int ltrt_surround_mix_level;            ///< Lt/Rt surround mix level code
171     int loro_center_mix_level;              ///< Lo/Ro center mix level code
172     int loro_surround_mix_level;            ///< Lo/Ro surround mix level code
173
174     int cutoff;                             ///< user-specified cutoff frequency, in Hz
175     int bandwidth_code;                     ///< bandwidth code (0 to 60)               (chbwcod)
176     int start_freq[AC3_MAX_CHANNELS];       ///< start frequency bin                    (strtmant)
177     int cpl_end_freq;                       ///< coupling channel end frequency bin
178
179     int cpl_on;                             ///< coupling turned on for this frame
180     int cpl_enabled;                        ///< coupling enabled for all frames
181     int num_cpl_subbands;                   ///< number of coupling subbands            (ncplsubnd)
182     int num_cpl_bands;                      ///< number of coupling bands               (ncplbnd)
183     uint8_t cpl_band_sizes[AC3_MAX_CPL_BANDS];  ///< number of coeffs in each coupling band
184
185     int rematrixing_enabled;                ///< stereo rematrixing enabled
186
187     /* bitrate allocation control */
188     int slow_gain_code;                     ///< slow gain code                         (sgaincod)
189     int slow_decay_code;                    ///< slow decay code                        (sdcycod)
190     int fast_decay_code;                    ///< fast decay code                        (fdcycod)
191     int db_per_bit_code;                    ///< dB/bit code                            (dbpbcod)
192     int floor_code;                         ///< floor code                             (floorcod)
193     AC3BitAllocParameters bit_alloc;        ///< bit allocation parameters
194     int coarse_snr_offset;                  ///< coarse SNR offsets                     (csnroffst)
195     int fast_gain_code[AC3_MAX_CHANNELS];   ///< fast gain codes (signal-to-mask ratio) (fgaincod)
196     int fine_snr_offset[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< fine SNR offsets                       (fsnroffst)
197     int frame_bits_fixed;                   ///< number of non-coefficient bits for fixed parameters
198     int frame_bits;                         ///< all frame bits except exponents and mantissas
199     int exponent_bits;                      ///< number of bits used for exponents
200
201     SampleType **planar_samples;
202     uint8_t *bap_buffer;
203     uint8_t *bap1_buffer;
204     CoefType *mdct_coef_buffer;
205     int32_t *fixed_coef_buffer;
206     uint8_t *exp_buffer;
207     uint8_t *grouped_exp_buffer;
208     int16_t *psd_buffer;
209     int16_t *band_psd_buffer;
210     int16_t *mask_buffer;
211     uint16_t *qmant_buffer;
212     uint8_t *cpl_coord_exp_buffer;
213     uint8_t *cpl_coord_mant_buffer;
214
215     uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS]; ///< exponent strategies
216     uint8_t exp_ref_block[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS]; ///< reference blocks for EXP_REUSE
217     uint8_t *ref_bap     [AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS]; ///< bit allocation pointers (bap)
218     int ref_bap_set;                                         ///< indicates if ref_bap pointers have been set
219
220     DECLARE_ALIGNED(32, SampleType, windowed_samples)[AC3_WINDOW_SIZE];
221 } AC3EncodeContext;
222
223 typedef struct AC3Mant {
224     uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
225     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
226 } AC3Mant;
227
228 #define CMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
229 static const float cmixlev_options[CMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
230     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB
231 };
232
233 #define SURMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
234 static const float surmixlev_options[SURMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
235     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
236 };
237
238 #define EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS 8
239 static const float extmixlev_options[EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
240     LEVEL_PLUS_3DB,  LEVEL_PLUS_1POINT5DB,  LEVEL_ONE,       LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
241     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
242 };
243
244
245 #define OFFSET(param) offsetof(AC3EncodeContext, options.param)
246 #define AC3ENC_PARAM (AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM)
247
248 #define AC3ENC_TYPE_AC3_FIXED   0
249 #define AC3ENC_TYPE_AC3         1
250 #define AC3ENC_TYPE_EAC3        2
251
252 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
253 #define AC3ENC_TYPE AC3ENC_TYPE_AC3
254 #include "ac3enc_opts_template.c"
255 static AVClass ac3enc_class = { "AC-3 Encoder", av_default_item_name,
256                                 ac3_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
257 #undef AC3ENC_TYPE
258 #define AC3ENC_TYPE AC3ENC_TYPE_EAC3
259 #include "ac3enc_opts_template.c"
260 static AVClass eac3enc_class = { "E-AC-3 Encoder", av_default_item_name,
261                                  eac3_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
262 #else
263 #define AC3ENC_TYPE AC3ENC_TYPE_AC3_FIXED
264 #include "ac3enc_opts_template.c"
265 static AVClass ac3enc_class = { "Fixed-Point AC-3 Encoder", av_default_item_name,
266                                 ac3fixed_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
267 #endif
268
269
270 /* prototypes for functions in ac3enc_fixed.c and ac3enc_float.c */
271
272 static av_cold void mdct_end(AC3MDCTContext *mdct);
273
274 static av_cold int mdct_init(AVCodecContext *avctx, AC3MDCTContext *mdct,
275                              int nbits);
276
277 static void apply_window(DSPContext *dsp, SampleType *output, const SampleType *input,
278                          const SampleType *window, unsigned int len);
279
280 static int normalize_samples(AC3EncodeContext *s);
281
282 static void scale_coefficients(AC3EncodeContext *s);
283
284
285 /**
286  * LUT for number of exponent groups.
287  * exponent_group_tab[coupling][exponent strategy-1][number of coefficients]
288  */
289 static uint8_t exponent_group_tab[2][3][256];
290
291
292 /**
293  * List of supported channel layouts.
294  */
295 static const int64_t ac3_channel_layouts[] = {
296      AV_CH_LAYOUT_MONO,
297      AV_CH_LAYOUT_STEREO,
298      AV_CH_LAYOUT_2_1,
299      AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
300      AV_CH_LAYOUT_2_2,
301      AV_CH_LAYOUT_QUAD,
302      AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
303      AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
304      AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
305     (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
306     (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
307     (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
308     (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
309     (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
310     (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
311     (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
312      AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
313      AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
314      0
315 };
316
317
318 /**
319  * LUT to select the bandwidth code based on the bit rate, sample rate, and
320  * number of full-bandwidth channels.
321  * bandwidth_tab[fbw_channels-1][sample rate code][bit rate code]
322  */
323 static const uint8_t ac3_bandwidth_tab[5][3][19] = {
324 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
325
326     { {  0,  0,  0, 12, 16, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
327       {  0,  0,  0, 16, 20, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
328       {  0,  0,  0, 32, 40, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
329
330     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
331       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 24, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
332       {  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 44, 52, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
333
334     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 24, 32, 40, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
335       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 20, 28, 36, 44, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
336       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 40, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
337
338     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
339       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
340       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 32, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
341
342     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  8, 20, 32, 40, 48, 48, 48, 48 },
343       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 36, 44, 56, 56, 56, 56 },
344       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 28, 44, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } }
345 };
346
347
348 /**
349  * LUT to select the coupling start band based on the bit rate, sample rate, and
350  * number of full-bandwidth channels. -1 = coupling off
351  * ac3_coupling_start_tab[channel_mode-2][sample rate code][bit rate code]
352  *
353  * TODO: more testing for optimal parameters.
354  *       multi-channel tests at 44.1kHz and 32kHz.
355  */
356 static const int8_t ac3_coupling_start_tab[6][3][19] = {
357 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
358
359     // 2/0
360     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  1,  7,  8, 11, 12, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
361       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  3,  5,  7, 10, 12, 13, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
362       {  0,  0,  0,  0,  1,  2,  2,  9, 13, 15, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
363
364     // 3/0
365     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
366       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
367       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
368
369     // 2/1 - untested
370     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
371       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
372       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
373
374     // 3/1
375     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
376       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
377       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
378
379     // 2/2 - untested
380     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
381       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
382       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
383
384     // 3/2
385     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
386       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
387       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
388 };
389
390
391 /**
392  * Adjust the frame size to make the average bit rate match the target bit rate.
393  * This is only needed for 11025, 22050, and 44100 sample rates or any E-AC-3.
394  */
395 static void adjust_frame_size(AC3EncodeContext *s)
396 {
397     while (s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
398         s->bits_written    -= s->bit_rate;
399         s->samples_written -= s->sample_rate;
400     }
401     s->frame_size = s->frame_size_min +
402                     2 * (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
403     s->bits_written    += s->frame_size * 8;
404     s->samples_written += AC3_FRAME_SIZE;
405 }
406
407
408 /**
409  * Deinterleave input samples.
410  * Channels are reordered from Libav's default order to AC-3 order.
411  */
412 static void deinterleave_input_samples(AC3EncodeContext *s,
413                                        const SampleType *samples)
414 {
415     int ch, i;
416
417     /* deinterleave and remap input samples */
418     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
419         const SampleType *sptr;
420         int sinc;
421
422         /* copy last 256 samples of previous frame to the start of the current frame */
423         memcpy(&s->planar_samples[ch][0], &s->planar_samples[ch][AC3_FRAME_SIZE],
424                AC3_BLOCK_SIZE * sizeof(s->planar_samples[0][0]));
425
426         /* deinterleave */
427         sinc = s->channels;
428         sptr = samples + s->channel_map[ch];
429         for (i = AC3_BLOCK_SIZE; i < AC3_FRAME_SIZE+AC3_BLOCK_SIZE; i++) {
430             s->planar_samples[ch][i] = *sptr;
431             sptr += sinc;
432         }
433     }
434 }
435
436
437 /**
438  * Apply the MDCT to input samples to generate frequency coefficients.
439  * This applies the KBD window and normalizes the input to reduce precision
440  * loss due to fixed-point calculations.
441  */
442 static void apply_mdct(AC3EncodeContext *s)
443 {
444     int blk, ch;
445
446     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
447         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
448             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
449             const SampleType *input_samples = &s->planar_samples[ch][blk * AC3_BLOCK_SIZE];
450
451             apply_window(&s->dsp, s->windowed_samples, input_samples, s->mdct.window, AC3_WINDOW_SIZE);
452
453             block->coeff_shift[ch+1] = normalize_samples(s);
454
455             s->mdct.fft.mdct_calcw(&s->mdct.fft, block->mdct_coef[ch+1],
456                                    s->windowed_samples);
457         }
458     }
459 }
460
461
462 static void compute_coupling_strategy(AC3EncodeContext *s)
463 {
464     int blk, ch;
465     int got_cpl_snr;
466
467     /* set coupling use flags for each block/channel */
468     /* TODO: turn coupling on/off and adjust start band based on bit usage */
469     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
470         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
471         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
472             block->channel_in_cpl[ch] = s->cpl_on;
473     }
474
475     /* enable coupling for each block if at least 2 channels have coupling
476        enabled for that block */
477     got_cpl_snr = 0;
478     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
479         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
480         block->num_cpl_channels = 0;
481         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
482             block->num_cpl_channels += block->channel_in_cpl[ch];
483         block->cpl_in_use = block->num_cpl_channels > 1;
484         if (!block->cpl_in_use) {
485             block->num_cpl_channels = 0;
486             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
487                 block->channel_in_cpl[ch] = 0;
488         }
489
490         block->new_cpl_strategy = !blk;
491         if (blk) {
492             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
493                 if (block->channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
494                     block->new_cpl_strategy = 1;
495                     break;
496                 }
497             }
498         }
499         block->new_cpl_leak = block->new_cpl_strategy;
500
501         if (!blk || (block->cpl_in_use && !got_cpl_snr)) {
502             block->new_snr_offsets = 1;
503             if (block->cpl_in_use)
504                 got_cpl_snr = 1;
505         } else {
506             block->new_snr_offsets = 0;
507         }
508     }
509
510     /* set bandwidth for each channel */
511     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
512         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
513         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
514             if (block->channel_in_cpl[ch])
515                 block->end_freq[ch] = s->start_freq[CPL_CH];
516             else
517                 block->end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
518         }
519     }
520 }
521
522
523 /**
524  * Calculate a single coupling coordinate.
525  */
526 static inline float calc_cpl_coord(float energy_ch, float energy_cpl)
527 {
528     float coord = 0.125;
529     if (energy_cpl > 0)
530         coord *= sqrtf(energy_ch / energy_cpl);
531     return coord;
532 }
533
534
535 /**
536  * Calculate coupling channel and coupling coordinates.
537  * TODO: Currently this is only used for the floating-point encoder. I was
538  *       able to make it work for the fixed-point encoder, but quality was
539  *       generally lower in most cases than not using coupling. If a more
540  *       adaptive coupling strategy were to be implemented it might be useful
541  *       at that time to use coupling for the fixed-point encoder as well.
542  */
543 static void apply_channel_coupling(AC3EncodeContext *s)
544 {
545 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
546     LOCAL_ALIGNED_16(float,   cpl_coords,       [AC3_MAX_BLOCKS], [AC3_MAX_CHANNELS][16]);
547     LOCAL_ALIGNED_16(int32_t, fixed_cpl_coords, [AC3_MAX_BLOCKS], [AC3_MAX_CHANNELS][16]);
548     int blk, ch, bnd, i, j;
549     CoefSumType energy[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][16] = {{{0}}};
550     int num_cpl_coefs = s->num_cpl_subbands * 12;
551
552     memset(cpl_coords,       0, AC3_MAX_BLOCKS * sizeof(*cpl_coords));
553     memset(fixed_cpl_coords, 0, AC3_MAX_BLOCKS * sizeof(*fixed_cpl_coords));
554
555     /* calculate coupling channel from fbw channels */
556     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
557         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
558         CoefType *cpl_coef = &block->mdct_coef[CPL_CH][s->start_freq[CPL_CH]];
559         if (!block->cpl_in_use)
560             continue;
561         memset(cpl_coef-1, 0, (num_cpl_coefs+4) * sizeof(*cpl_coef));
562         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
563             CoefType *ch_coef = &block->mdct_coef[ch][s->start_freq[CPL_CH]];
564             if (!block->channel_in_cpl[ch])
565                 continue;
566             for (i = 0; i < num_cpl_coefs; i++)
567                 cpl_coef[i] += ch_coef[i];
568         }
569         /* note: coupling start bin % 4 will always be 1 and num_cpl_coefs
570                  will always be a multiple of 12, so we need to subtract 1 from
571                  the start and add 4 to the length when using optimized
572                  functions which require 16-byte alignment. */
573
574         /* coefficients must be clipped to +/- 1.0 in order to be encoded */
575         s->dsp.vector_clipf(cpl_coef-1, cpl_coef-1, -1.0f, 1.0f, num_cpl_coefs+4);
576
577         /* scale coupling coefficients from float to 24-bit fixed-point */
578         s->ac3dsp.float_to_fixed24(&block->fixed_coef[CPL_CH][s->start_freq[CPL_CH]-1],
579                                    cpl_coef-1, num_cpl_coefs+4);
580     }
581
582     /* calculate energy in each band in coupling channel and each fbw channel */
583     /* TODO: possibly use SIMD to speed up energy calculation */
584     bnd = 0;
585     i = s->start_freq[CPL_CH];
586     while (i < s->cpl_end_freq) {
587         int band_size = s->cpl_band_sizes[bnd];
588         for (ch = CPL_CH; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
589             for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
590                 AC3Block *block = &s->blocks[blk];
591                 if (!block->cpl_in_use || (ch > CPL_CH && !block->channel_in_cpl[ch]))
592                     continue;
593                 for (j = 0; j < band_size; j++) {
594                     CoefType v = block->mdct_coef[ch][i+j];
595                     MAC_COEF(energy[blk][ch][bnd], v, v);
596                 }
597             }
598         }
599         i += band_size;
600         bnd++;
601     }
602
603     /* determine which blocks to send new coupling coordinates for */
604     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
605         AC3Block *block  = &s->blocks[blk];
606         AC3Block *block0 = blk ? &s->blocks[blk-1] : NULL;
607         int new_coords = 0;
608         CoefSumType coord_diff[AC3_MAX_CHANNELS] = {0,};
609
610         if (block->cpl_in_use) {
611             /* calculate coupling coordinates for all blocks and calculate the
612                average difference between coordinates in successive blocks */
613             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
614                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
615                     continue;
616
617                 for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
618                     cpl_coords[blk][ch][bnd] = calc_cpl_coord(energy[blk][ch][bnd],
619                                                               energy[blk][CPL_CH][bnd]);
620                     if (blk > 0 && block0->cpl_in_use &&
621                         block0->channel_in_cpl[ch]) {
622                         coord_diff[ch] += fabs(cpl_coords[blk-1][ch][bnd] -
623                                                cpl_coords[blk  ][ch][bnd]);
624                     }
625                 }
626                 coord_diff[ch] /= s->num_cpl_bands;
627             }
628
629             /* send new coordinates if this is the first block, if previous
630              * block did not use coupling but this block does, the channels
631              * using coupling has changed from the previous block, or the
632              * coordinate difference from the last block for any channel is
633              * greater than a threshold value. */
634             if (blk == 0) {
635                 new_coords = 1;
636             } else if (!block0->cpl_in_use) {
637                 new_coords = 1;
638             } else {
639                 for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
640                     if (block->channel_in_cpl[ch] && !block0->channel_in_cpl[ch]) {
641                         new_coords = 1;
642                         break;
643                     }
644                 }
645                 if (!new_coords) {
646                     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
647                         if (block->channel_in_cpl[ch] && coord_diff[ch] > 0.04) {
648                             new_coords = 1;
649                             break;
650                         }
651                     }
652                 }
653             }
654         }
655         block->new_cpl_coords = new_coords;
656     }
657
658     /* calculate final coupling coordinates, taking into account reusing of
659        coordinates in successive blocks */
660     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
661         blk = 0;
662         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
663             int blk1;
664             CoefSumType energy_cpl;
665             AC3Block *block  = &s->blocks[blk];
666
667             if (!block->cpl_in_use) {
668                 blk++;
669                 continue;
670             }
671
672             energy_cpl = energy[blk][CPL_CH][bnd];
673             blk1 = blk+1;
674             while (!s->blocks[blk1].new_cpl_coords && blk1 < AC3_MAX_BLOCKS) {
675                 if (s->blocks[blk1].cpl_in_use)
676                     energy_cpl += energy[blk1][CPL_CH][bnd];
677                 blk1++;
678             }
679
680             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
681                 CoefType energy_ch;
682                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
683                     continue;
684                 energy_ch = energy[blk][ch][bnd];
685                 blk1 = blk+1;
686                 while (!s->blocks[blk1].new_cpl_coords && blk1 < AC3_MAX_BLOCKS) {
687                     if (s->blocks[blk1].cpl_in_use)
688                         energy_ch += energy[blk1][ch][bnd];
689                     blk1++;
690                 }
691                 cpl_coords[blk][ch][bnd] = calc_cpl_coord(energy_ch, energy_cpl);
692             }
693             blk = blk1;
694         }
695     }
696
697     /* calculate exponents/mantissas for coupling coordinates */
698     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
699         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
700         if (!block->cpl_in_use || !block->new_cpl_coords)
701             continue;
702
703         s->ac3dsp.float_to_fixed24(fixed_cpl_coords[blk][1],
704                                    cpl_coords[blk][1],
705                                    s->fbw_channels * 16);
706         s->ac3dsp.extract_exponents(block->cpl_coord_exp[1],
707                                     fixed_cpl_coords[blk][1],
708                                     s->fbw_channels * 16);
709
710         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
711             int bnd, min_exp, max_exp, master_exp;
712
713             /* determine master exponent */
714             min_exp = max_exp = block->cpl_coord_exp[ch][0];
715             for (bnd = 1; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
716                 int exp = block->cpl_coord_exp[ch][bnd];
717                 min_exp = FFMIN(exp, min_exp);
718                 max_exp = FFMAX(exp, max_exp);
719             }
720             master_exp = ((max_exp - 15) + 2) / 3;
721             master_exp = FFMAX(master_exp, 0);
722             while (min_exp < master_exp * 3)
723                 master_exp--;
724             for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
725                 block->cpl_coord_exp[ch][bnd] = av_clip(block->cpl_coord_exp[ch][bnd] -
726                                                         master_exp * 3, 0, 15);
727             }
728             block->cpl_master_exp[ch] = master_exp;
729
730             /* quantize mantissas */
731             for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
732                 int cpl_exp  = block->cpl_coord_exp[ch][bnd];
733                 int cpl_mant = (fixed_cpl_coords[blk][ch][bnd] << (5 + cpl_exp + master_exp * 3)) >> 24;
734                 if (cpl_exp == 15)
735                     cpl_mant >>= 1;
736                 else
737                     cpl_mant -= 16;
738
739                 block->cpl_coord_mant[ch][bnd] = cpl_mant;
740             }
741         }
742     }
743
744     if (s->eac3) {
745         /* set first cpl coords */
746         int first_cpl_coords[AC3_MAX_CHANNELS];
747         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
748             first_cpl_coords[ch] = 1;
749         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
750             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
751             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
752                 if (block->channel_in_cpl[ch]) {
753                     if (first_cpl_coords[ch]) {
754                         block->new_cpl_coords = 2;
755                         first_cpl_coords[ch]  = 0;
756                     }
757                 } else {
758                     first_cpl_coords[ch] = 1;
759                 }
760             }
761         }
762
763         /* set first cpl leak */
764         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
765             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
766             if (block->cpl_in_use) {
767                 block->new_cpl_leak = 2;
768                 break;
769             }
770         }
771     }
772 #endif /* CONFIG_AC3ENC_FLOAT */
773 }
774
775
776 /**
777  * Determine rematrixing flags for each block and band.
778  */
779 static void compute_rematrixing_strategy(AC3EncodeContext *s)
780 {
781     int nb_coefs;
782     int blk, bnd, i;
783     AC3Block *block, *block0;
784
785     if (s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO)
786         return;
787
788     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
789         block = &s->blocks[blk];
790         block->new_rematrixing_strategy = !blk;
791
792         if (!s->rematrixing_enabled) {
793             block0 = block;
794             continue;
795         }
796
797         block->num_rematrixing_bands = 4;
798         if (block->cpl_in_use) {
799             block->num_rematrixing_bands -= (s->start_freq[CPL_CH] <= 61);
800             block->num_rematrixing_bands -= (s->start_freq[CPL_CH] == 37);
801             if (blk && block->num_rematrixing_bands != block0->num_rematrixing_bands)
802                 block->new_rematrixing_strategy = 1;
803         }
804         nb_coefs = FFMIN(block->end_freq[1], block->end_freq[2]);
805
806         for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++) {
807             /* calculate calculate sum of squared coeffs for one band in one block */
808             int start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
809             int end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
810             CoefSumType sum[4] = {0,};
811             for (i = start; i < end; i++) {
812                 CoefType lt = block->mdct_coef[1][i];
813                 CoefType rt = block->mdct_coef[2][i];
814                 CoefType md = lt + rt;
815                 CoefType sd = lt - rt;
816                 MAC_COEF(sum[0], lt, lt);
817                 MAC_COEF(sum[1], rt, rt);
818                 MAC_COEF(sum[2], md, md);
819                 MAC_COEF(sum[3], sd, sd);
820             }
821
822             /* compare sums to determine if rematrixing will be used for this band */
823             if (FFMIN(sum[2], sum[3]) < FFMIN(sum[0], sum[1]))
824                 block->rematrixing_flags[bnd] = 1;
825             else
826                 block->rematrixing_flags[bnd] = 0;
827
828             /* determine if new rematrixing flags will be sent */
829             if (blk &&
830                 block->rematrixing_flags[bnd] != block0->rematrixing_flags[bnd]) {
831                 block->new_rematrixing_strategy = 1;
832             }
833         }
834         block0 = block;
835     }
836 }
837
838
839 /**
840  * Apply stereo rematrixing to coefficients based on rematrixing flags.
841  */
842 static void apply_rematrixing(AC3EncodeContext *s)
843 {
844     int nb_coefs;
845     int blk, bnd, i;
846     int start, end;
847     uint8_t *flags;
848
849     if (!s->rematrixing_enabled)
850         return;
851
852     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
853         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
854         if (block->new_rematrixing_strategy)
855             flags = block->rematrixing_flags;
856         nb_coefs = FFMIN(block->end_freq[1], block->end_freq[2]);
857         for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++) {
858             if (flags[bnd]) {
859                 start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
860                 end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
861                 for (i = start; i < end; i++) {
862                     int32_t lt = block->fixed_coef[1][i];
863                     int32_t rt = block->fixed_coef[2][i];
864                     block->fixed_coef[1][i] = (lt + rt) >> 1;
865                     block->fixed_coef[2][i] = (lt - rt) >> 1;
866                 }
867             }
868         }
869     }
870 }
871
872
873 /**
874  * Initialize exponent tables.
875  */
876 static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
877 {
878     int expstr, i, grpsize;
879
880     for (expstr = EXP_D15-1; expstr <= EXP_D45-1; expstr++) {
881         grpsize = 3 << expstr;
882         for (i = 12; i < 256; i++) {
883             exponent_group_tab[0][expstr][i] = (i + grpsize - 4) / grpsize;
884             exponent_group_tab[1][expstr][i] = (i              ) / grpsize;
885         }
886     }
887     /* LFE */
888     exponent_group_tab[0][0][7] = 2;
889 }
890
891
892 /**
893  * Extract exponents from the MDCT coefficients.
894  * This takes into account the normalization that was done to the input samples
895  * by adjusting the exponents by the exponent shift values.
896  */
897 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
898 {
899     int ch        = !s->cpl_on;
900     int chan_size = AC3_MAX_COEFS * AC3_MAX_BLOCKS * (s->channels - ch + 1);
901     AC3Block *block = &s->blocks[0];
902
903     s->ac3dsp.extract_exponents(block->exp[ch], block->fixed_coef[ch], chan_size);
904 }
905
906
907 /**
908  * Exponent Difference Threshold.
909  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
910  */
911 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 500
912
913
914 /**
915  * Calculate exponent strategies for all channels.
916  * Array arrangement is reversed to simplify the per-channel calculation.
917  */
918 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
919 {
920     int ch, blk, blk1;
921
922     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
923         uint8_t *exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
924         uint8_t *exp          = s->blocks[0].exp[ch];
925         int exp_diff;
926
927         /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
928            reused in the next frame */
929         exp_strategy[0] = EXP_NEW;
930         exp += AC3_MAX_COEFS;
931         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++, exp += AC3_MAX_COEFS) {
932             if ((ch == CPL_CH && (!s->blocks[blk].cpl_in_use || !s->blocks[blk-1].cpl_in_use)) ||
933                 (ch  > CPL_CH && (s->blocks[blk].channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]))) {
934                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
935                 continue;
936             }
937             exp_diff = s->dsp.sad[0](NULL, exp, exp - AC3_MAX_COEFS, 16, 16);
938             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
939             if (ch == CPL_CH && exp_diff > (EXP_DIFF_THRESHOLD * (s->blocks[blk].end_freq[ch] - s->start_freq[ch]) / AC3_MAX_COEFS))
940                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
941             else if (ch > CPL_CH && exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
942                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
943         }
944
945         /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
946            recoded, we use a coarse encoding */
947         blk = 0;
948         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
949             blk1 = blk + 1;
950             while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
951                 blk1++;
952             switch (blk1 - blk) {
953             case 1:  exp_strategy[blk] = EXP_D45; break;
954             case 2:
955             case 3:  exp_strategy[blk] = EXP_D25; break;
956             default: exp_strategy[blk] = EXP_D15; break;
957             }
958             blk = blk1;
959         }
960     }
961     if (s->lfe_on) {
962         ch = s->lfe_channel;
963         s->exp_strategy[ch][0] = EXP_D15;
964         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
965             s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
966     }
967 }
968
969
970 /**
971  * Update the exponents so that they are the ones the decoder will decode.
972  */
973 static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp, int nb_exps, int exp_strategy,
974                                     int cpl)
975 {
976     int nb_groups, i, k;
977
978     nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_exps] * 3;
979
980     /* for each group, compute the minimum exponent */
981     switch(exp_strategy) {
982     case EXP_D25:
983         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
984             uint8_t exp_min = exp[k];
985             if (exp[k+1] < exp_min)
986                 exp_min = exp[k+1];
987             exp[i-cpl] = exp_min;
988             k += 2;
989         }
990         break;
991     case EXP_D45:
992         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
993             uint8_t exp_min = exp[k];
994             if (exp[k+1] < exp_min)
995                 exp_min = exp[k+1];
996             if (exp[k+2] < exp_min)
997                 exp_min = exp[k+2];
998             if (exp[k+3] < exp_min)
999                 exp_min = exp[k+3];
1000             exp[i-cpl] = exp_min;
1001             k += 4;
1002         }
1003         break;
1004     }
1005
1006     /* constraint for DC exponent */
1007     if (!cpl && exp[0] > 15)
1008         exp[0] = 15;
1009
1010     /* decrease the delta between each groups to within 2 so that they can be
1011        differentially encoded */
1012     for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
1013         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i-1] + 2);
1014     i--;
1015     while (--i >= 0)
1016         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i+1] + 2);
1017
1018     if (cpl)
1019         exp[-1] = exp[0] & ~1;
1020
1021     /* now we have the exponent values the decoder will see */
1022     switch (exp_strategy) {
1023     case EXP_D25:
1024         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 2)-cpl; i > 0; i--) {
1025             uint8_t exp1 = exp[i-cpl];
1026             exp[k--] = exp1;
1027             exp[k--] = exp1;
1028         }
1029         break;
1030     case EXP_D45:
1031         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 4)-cpl; i > 0; i--) {
1032             exp[k] = exp[k-1] = exp[k-2] = exp[k-3] = exp[i-cpl];
1033             k -= 4;
1034         }
1035         break;
1036     }
1037 }
1038
1039
1040 /**
1041  * Encode exponents from original extracted form to what the decoder will see.
1042  * This copies and groups exponents based on exponent strategy and reduces
1043  * deltas between adjacent exponent groups so that they can be differentially
1044  * encoded.
1045  */
1046 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
1047 {
1048     int blk, blk1, ch, cpl;
1049     uint8_t *exp, *exp_strategy;
1050     int nb_coefs, num_reuse_blocks;
1051
1052     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++) {
1053         exp          = s->blocks[0].exp[ch] + s->start_freq[ch];
1054         exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
1055
1056         cpl = (ch == CPL_CH);
1057         blk = 0;
1058         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
1059             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1060             if (cpl && !block->cpl_in_use) {
1061                 exp += AC3_MAX_COEFS;
1062                 blk++;
1063                 continue;
1064             }
1065             nb_coefs = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
1066             blk1 = blk + 1;
1067
1068             /* count the number of EXP_REUSE blocks after the current block
1069                and set exponent reference block numbers */
1070             s->exp_ref_block[ch][blk] = blk;
1071             while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE) {
1072                 s->exp_ref_block[ch][blk1] = blk;
1073                 blk1++;
1074             }
1075             num_reuse_blocks = blk1 - blk - 1;
1076
1077             /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
1078             s->ac3dsp.ac3_exponent_min(exp-s->start_freq[ch], num_reuse_blocks,
1079                                        AC3_MAX_COEFS);
1080
1081             encode_exponents_blk_ch(exp, nb_coefs, exp_strategy[blk], cpl);
1082
1083             exp += AC3_MAX_COEFS * (num_reuse_blocks + 1);
1084             blk = blk1;
1085         }
1086     }
1087
1088     /* reference block numbers have been changed, so reset ref_bap_set */
1089     s->ref_bap_set = 0;
1090 }
1091
1092
1093 /**
1094  * Group exponents.
1095  * 3 delta-encoded exponents are in each 7-bit group. The number of groups
1096  * varies depending on exponent strategy and bandwidth.
1097  */
1098 static void group_exponents(AC3EncodeContext *s)
1099 {
1100     int blk, ch, i, cpl;
1101     int group_size, nb_groups, bit_count;
1102     uint8_t *p;
1103     int delta0, delta1, delta2;
1104     int exp0, exp1;
1105
1106     bit_count = 0;
1107     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1108         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1109         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1110             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
1111             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
1112                 continue;
1113             cpl = (ch == CPL_CH);
1114             group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
1115             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
1116             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
1117             p = block->exp[ch] + s->start_freq[ch] - cpl;
1118
1119             /* DC exponent */
1120             exp1 = *p++;
1121             block->grouped_exp[ch][0] = exp1;
1122
1123             /* remaining exponents are delta encoded */
1124             for (i = 1; i <= nb_groups; i++) {
1125                 /* merge three delta in one code */
1126                 exp0   = exp1;
1127                 exp1   = p[0];
1128                 p     += group_size;
1129                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
1130                 av_assert2(delta0 >= 0 && delta0 <= 4);
1131
1132                 exp0   = exp1;
1133                 exp1   = p[0];
1134                 p     += group_size;
1135                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
1136                 av_assert2(delta1 >= 0 && delta1 <= 4);
1137
1138                 exp0   = exp1;
1139                 exp1   = p[0];
1140                 p     += group_size;
1141                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
1142                 av_assert2(delta2 >= 0 && delta2 <= 4);
1143
1144                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
1145             }
1146         }
1147     }
1148
1149     s->exponent_bits = bit_count;
1150 }
1151
1152
1153 /**
1154  * Calculate final exponents from the supplied MDCT coefficients and exponent shift.
1155  * Extract exponents from MDCT coefficients, calculate exponent strategies,
1156  * and encode final exponents.
1157  */
1158 static void process_exponents(AC3EncodeContext *s)
1159 {
1160     extract_exponents(s);
1161
1162     compute_exp_strategy(s);
1163
1164     encode_exponents(s);
1165
1166     group_exponents(s);
1167
1168     emms_c();
1169 }
1170
1171
1172 /**
1173  * Count frame bits that are based solely on fixed parameters.
1174  * This only has to be run once when the encoder is initialized.
1175  */
1176 static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
1177 {
1178     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
1179     int blk;
1180     int frame_bits;
1181
1182     /* assumptions:
1183      *   no dynamic range codes
1184      *   bit allocation parameters do not change between blocks
1185      *   no delta bit allocation
1186      *   no skipped data
1187      *   no auxilliary data
1188      *   no E-AC-3 metadata
1189      */
1190
1191     /* header */
1192     frame_bits = 16; /* sync info */
1193     if (s->eac3) {
1194         /* bitstream info header */
1195         frame_bits += 35;
1196         frame_bits += 1 + 1 + 1;
1197         /* audio frame header */
1198         frame_bits += 2;
1199         frame_bits += 10;
1200         /* exponent strategy */
1201         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1202             frame_bits += 2 * s->fbw_channels + s->lfe_on;
1203         /* converter exponent strategy */
1204         frame_bits += s->fbw_channels * 5;
1205         /* snr offsets */
1206         frame_bits += 10;
1207         /* block start info */
1208         frame_bits++;
1209     } else {
1210         frame_bits += 49;
1211         frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
1212     }
1213
1214     /* audio blocks */
1215     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1216         if (!s->eac3) {
1217             /* block switch flags */
1218             frame_bits += s->fbw_channels;
1219
1220             /* dither flags */
1221             frame_bits += s->fbw_channels;
1222         }
1223
1224         /* dynamic range */
1225         frame_bits++;
1226
1227         /* spectral extension */
1228         if (s->eac3)
1229             frame_bits++;
1230
1231         if (!s->eac3) {
1232             /* exponent strategy */
1233             frame_bits += 2 * s->fbw_channels;
1234             if (s->lfe_on)
1235                 frame_bits++;
1236
1237             /* bit allocation params */
1238             frame_bits++;
1239             if (!blk)
1240                 frame_bits += 2 + 2 + 2 + 2 + 3;
1241         }
1242
1243         /* converter snr offset */
1244         if (s->eac3)
1245             frame_bits++;
1246
1247         if (!s->eac3) {
1248             /* delta bit allocation */
1249             frame_bits++;
1250
1251             /* skipped data */
1252             frame_bits++;
1253         }
1254     }
1255
1256     /* auxiliary data */
1257     frame_bits++;
1258
1259     /* CRC */
1260     frame_bits += 1 + 16;
1261
1262     s->frame_bits_fixed = frame_bits;
1263 }
1264
1265
1266 /**
1267  * Initialize bit allocation.
1268  * Set default parameter codes and calculate parameter values.
1269  */
1270 static void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
1271 {
1272     int ch;
1273
1274     /* init default parameters */
1275     s->slow_decay_code = 2;
1276     s->fast_decay_code = 1;
1277     s->slow_gain_code  = 1;
1278     s->db_per_bit_code = s->eac3 ? 2 : 3;
1279     s->floor_code      = 7;
1280     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++)
1281         s->fast_gain_code[ch] = 4;
1282
1283     /* initial snr offset */
1284     s->coarse_snr_offset = 40;
1285
1286     /* compute real values */
1287     /* currently none of these values change during encoding, so we can just
1288        set them once at initialization */
1289     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
1290     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
1291     s->bit_alloc.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
1292     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
1293     s->bit_alloc.floor      = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
1294     s->bit_alloc.cpl_fast_leak = 0;
1295     s->bit_alloc.cpl_slow_leak = 0;
1296
1297     count_frame_bits_fixed(s);
1298 }
1299
1300
1301 /**
1302  * Count the bits used to encode the frame, minus exponents and mantissas.
1303  * Bits based on fixed parameters have already been counted, so now we just
1304  * have to add the bits based on parameters that change during encoding.
1305  */
1306 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
1307 {
1308     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1309     int blk, ch;
1310     int frame_bits = 0;
1311
1312     /* header */
1313     if (s->eac3) {
1314         /* coupling */
1315         if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
1316             frame_bits++;
1317             for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1318                 AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1319                 frame_bits++;
1320                 if (block->new_cpl_strategy)
1321                     frame_bits++;
1322             }
1323         }
1324         /* coupling exponent strategy */
1325         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1326             frame_bits += 2 * s->blocks[blk].cpl_in_use;
1327     } else {
1328         if (opt->audio_production_info)
1329             frame_bits += 7;
1330         if (s->bitstream_id == 6) {
1331             if (opt->extended_bsi_1)
1332                 frame_bits += 14;
1333             if (opt->extended_bsi_2)
1334                 frame_bits += 14;
1335         }
1336     }
1337
1338     /* audio blocks */
1339     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1340         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1341
1342         /* coupling strategy */
1343         if (!s->eac3)
1344             frame_bits++;
1345         if (block->new_cpl_strategy) {
1346             if (!s->eac3)
1347                 frame_bits++;
1348             if (block->cpl_in_use) {
1349                 if (s->eac3)
1350                     frame_bits++;
1351                 if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO)
1352                     frame_bits += s->fbw_channels;
1353                 if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1354                     frame_bits++;
1355                 frame_bits += 4 + 4;
1356                 if (s->eac3)
1357                     frame_bits++;
1358                 else
1359                     frame_bits += s->num_cpl_subbands - 1;
1360             }
1361         }
1362
1363         /* coupling coordinates */
1364         if (block->cpl_in_use) {
1365             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1366                 if (block->channel_in_cpl[ch]) {
1367                     if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords != 2)
1368                         frame_bits++;
1369                     if (block->new_cpl_coords) {
1370                         frame_bits += 2;
1371                         frame_bits += (4 + 4) * s->num_cpl_bands;
1372                     }
1373                 }
1374             }
1375         }
1376
1377         /* stereo rematrixing */
1378         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1379             if (!s->eac3 || blk > 0)
1380                 frame_bits++;
1381             if (s->blocks[blk].new_rematrixing_strategy)
1382                 frame_bits += block->num_rematrixing_bands;
1383         }
1384
1385         /* bandwidth codes & gain range */
1386         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1387             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1388                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
1389                     frame_bits += 6;
1390                 frame_bits += 2;
1391             }
1392         }
1393
1394         /* coupling exponent strategy */
1395         if (!s->eac3 && block->cpl_in_use)
1396             frame_bits += 2;
1397
1398         /* snr offsets and fast gain codes */
1399         if (!s->eac3) {
1400             frame_bits++;
1401             if (block->new_snr_offsets)
1402                 frame_bits += 6 + (s->channels + block->cpl_in_use) * (4 + 3);
1403         }
1404
1405         /* coupling leak info */
1406         if (block->cpl_in_use) {
1407             if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
1408                 frame_bits++;
1409             if (block->new_cpl_leak)
1410                 frame_bits += 3 + 3;
1411         }
1412     }
1413
1414     s->frame_bits = s->frame_bits_fixed + frame_bits;
1415 }
1416
1417
1418 /**
1419  * Calculate masking curve based on the final exponents.
1420  * Also calculate the power spectral densities to use in future calculations.
1421  */
1422 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
1423 {
1424     int blk, ch;
1425
1426     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1427         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1428         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1429             /* We only need psd and mask for calculating bap.
1430                Since we currently do not calculate bap when exponent
1431                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
1432             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1433                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], s->start_freq[ch],
1434                                           block->end_freq[ch], block->psd[ch],
1435                                           block->band_psd[ch]);
1436                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, block->band_psd[ch],
1437                                            s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
1438                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
1439                                            ch == s->lfe_channel,
1440                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
1441                                            block->mask[ch]);
1442             }
1443         }
1444     }
1445 }
1446
1447
1448 /**
1449  * Ensure that bap for each block and channel point to the current bap_buffer.
1450  * They may have been switched during the bit allocation search.
1451  */
1452 static void reset_block_bap(AC3EncodeContext *s)
1453 {
1454     int blk, ch;
1455     uint8_t *ref_bap;
1456
1457     if (s->ref_bap[0][0] == s->bap_buffer && s->ref_bap_set)
1458         return;
1459
1460     ref_bap = s->bap_buffer;
1461     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++) {
1462         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1463             s->ref_bap[ch][blk] = ref_bap + AC3_MAX_COEFS * s->exp_ref_block[ch][blk];
1464         ref_bap += AC3_MAX_COEFS * AC3_MAX_BLOCKS;
1465     }
1466     s->ref_bap_set = 1;
1467 }
1468
1469
1470 /**
1471  * Initialize mantissa counts.
1472  * These are set so that they are padded to the next whole group size when bits
1473  * are counted in compute_mantissa_size.
1474  */
1475 static void count_mantissa_bits_init(uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16])
1476 {
1477     int blk;
1478
1479     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1480         memset(mant_cnt[blk], 0, sizeof(mant_cnt[blk]));
1481         mant_cnt[blk][1] = mant_cnt[blk][2] = 2;
1482         mant_cnt[blk][4] = 1;
1483     }
1484 }
1485
1486
1487 /**
1488  * Update mantissa bit counts for all blocks in 1 channel in a given bandwidth
1489  * range.
1490  */
1491 static void count_mantissa_bits_update_ch(AC3EncodeContext *s, int ch,
1492                                           uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16],
1493                                           int start, int end)
1494 {
1495     int blk;
1496
1497     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1498         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1499         if (ch == CPL_CH && !block->cpl_in_use)
1500             continue;
1501         s->ac3dsp.update_bap_counts(mant_cnt[blk],
1502                                     s->ref_bap[ch][blk] + start,
1503                                     FFMIN(end, block->end_freq[ch]) - start);
1504     }
1505 }
1506
1507
1508 /**
1509  * Count the number of mantissa bits in the frame based on the bap values.
1510  */
1511 static int count_mantissa_bits(AC3EncodeContext *s)
1512 {
1513     int ch, max_end_freq;
1514     LOCAL_ALIGNED_16(uint16_t, mant_cnt, [AC3_MAX_BLOCKS], [16]);
1515
1516     count_mantissa_bits_init(mant_cnt);
1517
1518     max_end_freq = s->bandwidth_code * 3 + 73;
1519     for (ch = !s->cpl_enabled; ch <= s->channels; ch++)
1520         count_mantissa_bits_update_ch(s, ch, mant_cnt, s->start_freq[ch],
1521                                       max_end_freq);
1522
1523     return s->ac3dsp.compute_mantissa_size(mant_cnt);
1524 }
1525
1526
1527 /**
1528  * Run the bit allocation with a given SNR offset.
1529  * This calculates the bit allocation pointers that will be used to determine
1530  * the quantization of each mantissa.
1531  * @return the number of bits needed for mantissas if the given SNR offset is
1532  *         is used.
1533  */
1534 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
1535 {
1536     int blk, ch;
1537
1538     snr_offset = (snr_offset - 240) << 2;
1539
1540     reset_block_bap(s);
1541     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1542         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1543
1544         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1545             /* Currently the only bit allocation parameters which vary across
1546                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
1547                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
1548                whenever we reuse exponents. */
1549             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1550                 s->ac3dsp.bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch],
1551                                              s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
1552                                              snr_offset, s->bit_alloc.floor,
1553                                              ff_ac3_bap_tab, s->ref_bap[ch][blk]);
1554             }
1555         }
1556     }
1557     return count_mantissa_bits(s);
1558 }
1559
1560
1561 /**
1562  * Constant bitrate bit allocation search.
1563  * Find the largest SNR offset that will allow data to fit in the frame.
1564  */
1565 static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1566 {
1567     int ch;
1568     int bits_left;
1569     int snr_offset, snr_incr;
1570
1571     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
1572     if (bits_left < 0)
1573         return AVERROR(EINVAL);
1574
1575     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
1576
1577     /* if previous frame SNR offset was 1023, check if current frame can also
1578        use SNR offset of 1023. if so, skip the search. */
1579     if ((snr_offset | s->fine_snr_offset[1]) == 1023) {
1580         if (bit_alloc(s, 1023) <= bits_left)
1581             return 0;
1582     }
1583
1584     while (snr_offset >= 0 &&
1585            bit_alloc(s, snr_offset) > bits_left) {
1586         snr_offset -= 64;
1587     }
1588     if (snr_offset < 0)
1589         return AVERROR(EINVAL);
1590
1591     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1592     for (snr_incr = 64; snr_incr > 0; snr_incr >>= 2) {
1593         while (snr_offset + snr_incr <= 1023 &&
1594                bit_alloc(s, snr_offset + snr_incr) <= bits_left) {
1595             snr_offset += snr_incr;
1596             FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1597         }
1598     }
1599     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1600     reset_block_bap(s);
1601
1602     s->coarse_snr_offset = snr_offset >> 4;
1603     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++)
1604         s->fine_snr_offset[ch] = snr_offset & 0xF;
1605
1606     return 0;
1607 }
1608
1609
1610 /**
1611  * Downgrade exponent strategies to reduce the bits used by the exponents.
1612  * This is a fallback for when bit allocation fails with the normal exponent
1613  * strategies.  Each time this function is run it only downgrades the
1614  * strategy in 1 channel of 1 block.
1615  * @return non-zero if downgrade was unsuccessful
1616  */
1617 static int downgrade_exponents(AC3EncodeContext *s)
1618 {
1619     int ch, blk;
1620
1621     for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk >= 0; blk--) {
1622         for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1623             if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_D15) {
1624                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_D25;
1625                 return 0;
1626             }
1627         }
1628     }
1629     for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk >= 0; blk--) {
1630         for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1631             if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_D25) {
1632                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_D45;
1633                 return 0;
1634             }
1635         }
1636     }
1637     /* block 0 cannot reuse exponents, so only downgrade D45 to REUSE if
1638        the block number > 0 */
1639     for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk > 0; blk--) {
1640         for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1641             if (s->exp_strategy[ch][blk] > EXP_REUSE) {
1642                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
1643                 return 0;
1644             }
1645         }
1646     }
1647     return -1;
1648 }
1649
1650
1651 /**
1652  * Perform bit allocation search.
1653  * Finds the SNR offset value that maximizes quality and fits in the specified
1654  * frame size.  Output is the SNR offset and a set of bit allocation pointers
1655  * used to quantize the mantissas.
1656  */
1657 static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1658 {
1659     int ret;
1660
1661     count_frame_bits(s);
1662
1663     bit_alloc_masking(s);
1664
1665     ret = cbr_bit_allocation(s);
1666     while (ret) {
1667         /* fallback 1: disable channel coupling */
1668         if (s->cpl_on) {
1669             s->cpl_on = 0;
1670             compute_coupling_strategy(s);
1671             compute_rematrixing_strategy(s);
1672             apply_rematrixing(s);
1673             process_exponents(s);
1674             ret = compute_bit_allocation(s);
1675             continue;
1676         }
1677
1678         /* fallback 2: downgrade exponents */
1679         if (!downgrade_exponents(s)) {
1680             extract_exponents(s);
1681             encode_exponents(s);
1682             group_exponents(s);
1683             ret = compute_bit_allocation(s);
1684             continue;
1685         }
1686
1687         /* fallbacks were not enough... */
1688         break;
1689     }
1690
1691     return ret;
1692 }
1693
1694
1695 /**
1696  * Symmetric quantization on 'levels' levels.
1697  */
1698 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
1699 {
1700     int v = (((levels * c) >> (24 - e)) + levels) >> 1;
1701     av_assert2(v >= 0 && v < levels);
1702     return v;
1703 }
1704
1705
1706 /**
1707  * Asymmetric quantization on 2^qbits levels.
1708  */
1709 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
1710 {
1711     int lshift, m, v;
1712
1713     lshift = e + qbits - 24;
1714     if (lshift >= 0)
1715         v = c << lshift;
1716     else
1717         v = c >> (-lshift);
1718     /* rounding */
1719     v = (v + 1) >> 1;
1720     m = (1 << (qbits-1));
1721     if (v >= m)
1722         v = m - 1;
1723     av_assert2(v >= -m);
1724     return v & ((1 << qbits)-1);
1725 }
1726
1727
1728 /**
1729  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
1730  */
1731 static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3Mant *s, int32_t *fixed_coef,
1732                                       uint8_t *exp, uint8_t *bap,
1733                                       uint16_t *qmant, int start_freq,
1734                                       int end_freq)
1735 {
1736     int i;
1737
1738     for (i = start_freq; i < end_freq; i++) {
1739         int v;
1740         int c = fixed_coef[i];
1741         int e = exp[i];
1742         int b = bap[i];
1743         switch (b) {
1744         case 0:
1745             v = 0;
1746             break;
1747         case 1:
1748             v = sym_quant(c, e, 3);
1749             switch (s->mant1_cnt) {
1750             case 0:
1751                 s->qmant1_ptr = &qmant[i];
1752                 v = 9 * v;
1753                 s->mant1_cnt = 1;
1754                 break;
1755             case 1:
1756                 *s->qmant1_ptr += 3 * v;
1757                 s->mant1_cnt = 2;
1758                 v = 128;
1759                 break;
1760             default:
1761                 *s->qmant1_ptr += v;
1762                 s->mant1_cnt = 0;
1763                 v = 128;
1764                 break;
1765             }
1766             break;
1767         case 2:
1768             v = sym_quant(c, e, 5);
1769             switch (s->mant2_cnt) {
1770             case 0:
1771                 s->qmant2_ptr = &qmant[i];
1772                 v = 25 * v;
1773                 s->mant2_cnt = 1;
1774                 break;
1775             case 1:
1776                 *s->qmant2_ptr += 5 * v;
1777                 s->mant2_cnt = 2;
1778                 v = 128;
1779                 break;
1780             default:
1781                 *s->qmant2_ptr += v;
1782                 s->mant2_cnt = 0;
1783                 v = 128;
1784                 break;
1785             }
1786             break;
1787         case 3:
1788             v = sym_quant(c, e, 7);
1789             break;
1790         case 4:
1791             v = sym_quant(c, e, 11);
1792             switch (s->mant4_cnt) {
1793             case 0:
1794                 s->qmant4_ptr = &qmant[i];
1795                 v = 11 * v;
1796                 s->mant4_cnt = 1;
1797                 break;
1798             default:
1799                 *s->qmant4_ptr += v;
1800                 s->mant4_cnt = 0;
1801                 v = 128;
1802                 break;
1803             }
1804             break;
1805         case 5:
1806             v = sym_quant(c, e, 15);
1807             break;
1808         case 14:
1809             v = asym_quant(c, e, 14);
1810             break;
1811         case 15:
1812             v = asym_quant(c, e, 16);
1813             break;
1814         default:
1815             v = asym_quant(c, e, b - 1);
1816             break;
1817         }
1818         qmant[i] = v;
1819     }
1820 }
1821
1822
1823 /**
1824  * Quantize mantissas using coefficients, exponents, and bit allocation pointers.
1825  */
1826 static void quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
1827 {
1828     int blk, ch, ch0=0, got_cpl;
1829
1830     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1831         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1832         AC3Mant m = { 0 };
1833
1834         got_cpl = !block->cpl_in_use;
1835         for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1836             if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1837                 ch0     = ch - 1;
1838                 ch      = CPL_CH;
1839                 got_cpl = 1;
1840             }
1841             quantize_mantissas_blk_ch(&m, block->fixed_coef[ch],
1842                                       s->blocks[s->exp_ref_block[ch][blk]].exp[ch],
1843                                       s->ref_bap[ch][blk], block->qmant[ch],
1844                                       s->start_freq[ch], block->end_freq[ch]);
1845             if (ch == CPL_CH)
1846                 ch = ch0;
1847         }
1848     }
1849 }
1850
1851
1852 /**
1853  * Write the AC-3 frame header to the output bitstream.
1854  */
1855 static void ac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1856 {
1857     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1858
1859     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
1860     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
1861     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
1862     put_bits(&s->pb, 6,  s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min) / 2);
1863     put_bits(&s->pb, 5,  s->bitstream_id);
1864     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
1865     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
1866     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
1867         put_bits(&s->pb, 2, s->center_mix_level);
1868     if (s->channel_mode & 0x04)
1869         put_bits(&s->pb, 2, s->surround_mix_level);
1870     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1871         put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_mode);
1872     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
1873     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);
1874     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
1875     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
1876     put_bits(&s->pb, 1, opt->audio_production_info);
1877     if (opt->audio_production_info) {
1878         put_bits(&s->pb, 5, opt->mixing_level - 80);
1879         put_bits(&s->pb, 2, opt->room_type);
1880     }
1881     put_bits(&s->pb, 1, opt->copyright);
1882     put_bits(&s->pb, 1, opt->original);
1883     if (s->bitstream_id == 6) {
1884         /* alternate bit stream syntax */
1885         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_1);
1886         if (opt->extended_bsi_1) {
1887             put_bits(&s->pb, 2, opt->preferred_stereo_downmix);
1888             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_center_mix_level);
1889             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_surround_mix_level);
1890             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_center_mix_level);
1891             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_surround_mix_level);
1892         }
1893         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_2);
1894         if (opt->extended_bsi_2) {
1895             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_ex_mode);
1896             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_headphone_mode);
1897             put_bits(&s->pb, 1, opt->ad_converter_type);
1898             put_bits(&s->pb, 9, 0);     /* xbsi2 and encinfo : reserved */
1899         }
1900     } else {
1901     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
1902     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
1903     }
1904     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
1905 }
1906
1907
1908 /**
1909  * Write the E-AC-3 frame header to the output bitstream.
1910  */
1911 static void eac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1912 {
1913     int blk, ch;
1914     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1915
1916     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);                   /* sync word */
1917
1918     /* BSI header */
1919     put_bits(&s->pb,  2, 0);                        /* stream type = independent */
1920     put_bits(&s->pb,  3, 0);                        /* substream id = 0 */
1921     put_bits(&s->pb, 11, (s->frame_size / 2) - 1);  /* frame size */
1922     if (s->bit_alloc.sr_shift) {
1923         put_bits(&s->pb, 2, 0x3);                   /* fscod2 */
1924         put_bits(&s->pb, 2, s->bit_alloc.sr_code);  /* sample rate code */
1925     } else {
1926         put_bits(&s->pb, 2, s->bit_alloc.sr_code);  /* sample rate code */
1927         put_bits(&s->pb, 2, 0x3);                   /* number of blocks = 6 */
1928     }
1929     put_bits(&s->pb, 3, s->channel_mode);           /* audio coding mode */
1930     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on);                 /* LFE channel indicator */
1931     put_bits(&s->pb, 5, s->bitstream_id);           /* bitstream id (EAC3=16) */
1932     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);      /* dialogue normalization level */
1933     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no compression gain */
1934     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no mixing metadata */
1935     /* TODO: mixing metadata */
1936     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no info metadata */
1937     /* TODO: info metadata */
1938     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no additional bit stream info */
1939
1940     /* frame header */
1941     put_bits(&s->pb, 1, 1);                         /* exponent strategy syntax = each block */
1942     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* aht enabled = no */
1943     put_bits(&s->pb, 2, 0);                         /* snr offset strategy = 1 */
1944     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* transient pre-noise processing enabled = no */
1945     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* block switch syntax enabled = no */
1946     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* dither flag syntax enabled = no */
1947     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* bit allocation model syntax enabled = no */
1948     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* fast gain codes enabled = no */
1949     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* dba syntax enabled = no */
1950     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* skip field syntax enabled = no */
1951     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* spx enabled = no */
1952     /* coupling strategy use flags */
1953     if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
1954         put_bits(&s->pb, 1, s->blocks[0].cpl_in_use);
1955         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1956             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1957             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
1958             if (block->new_cpl_strategy)
1959                 put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
1960         }
1961     }
1962     /* exponent strategy */
1963     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1964         for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1965             put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
1966     if (s->lfe_on) {
1967         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1968             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
1969     }
1970     /* E-AC-3 to AC-3 converter exponent strategy (unfortunately not optional...) */
1971     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1972         put_bits(&s->pb, 5, 0);
1973     /* snr offsets */
1974     put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
1975     put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[1]);
1976     /* block start info */
1977     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1978 }
1979
1980
1981 /**
1982  * Write one audio block to the output bitstream.
1983  */
1984 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int blk)
1985 {
1986     int ch, i, baie, bnd, got_cpl;
1987     int av_uninit(ch0);
1988     AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1989
1990     /* block switching */
1991     if (!s->eac3) {
1992         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1993             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1994     }
1995
1996     /* dither flags */
1997     if (!s->eac3) {
1998         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1999             put_bits(&s->pb, 1, 1);
2000     }
2001
2002     /* dynamic range codes */
2003     put_bits(&s->pb, 1, 0);
2004
2005     /* spectral extension */
2006     if (s->eac3)
2007         put_bits(&s->pb, 1, 0);
2008
2009     /* channel coupling */
2010     if (!s->eac3)
2011         put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
2012     if (block->new_cpl_strategy) {
2013         if (!s->eac3)
2014             put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
2015         if (block->cpl_in_use) {
2016             int start_sub, end_sub;
2017             if (s->eac3)
2018                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* enhanced coupling */
2019             if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO) {
2020                 for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
2021                     put_bits(&s->pb, 1, block->channel_in_cpl[ch]);
2022             }
2023             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
2024                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* phase flags in use */
2025             start_sub = (s->start_freq[CPL_CH] - 37) / 12;
2026             end_sub   = (s->cpl_end_freq       - 37) / 12;
2027             put_bits(&s->pb, 4, start_sub);
2028             put_bits(&s->pb, 4, end_sub - 3);
2029             /* coupling band structure */
2030             if (s->eac3) {
2031                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* use default */
2032             } else {
2033                 for (bnd = start_sub+1; bnd < end_sub; bnd++)
2034                     put_bits(&s->pb, 1, ff_eac3_default_cpl_band_struct[bnd]);
2035             }
2036         }
2037     }
2038
2039     /* coupling coordinates */
2040     if (block->cpl_in_use) {
2041         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2042             if (block->channel_in_cpl[ch]) {
2043                 if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords != 2)
2044                     put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_coords);
2045                 if (block->new_cpl_coords) {
2046                     put_bits(&s->pb, 2, block->cpl_master_exp[ch]);
2047                     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
2048                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_exp [ch][bnd]);
2049                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_mant[ch][bnd]);
2050                     }
2051                 }
2052             }
2053         }
2054     }
2055
2056     /* stereo rematrixing */
2057     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
2058         if (!s->eac3 || blk > 0)
2059             put_bits(&s->pb, 1, block->new_rematrixing_strategy);
2060         if (block->new_rematrixing_strategy) {
2061             /* rematrixing flags */
2062             for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++)
2063                 put_bits(&s->pb, 1, block->rematrixing_flags[bnd]);
2064         }
2065     }
2066
2067     /* exponent strategy */
2068     if (!s->eac3) {
2069         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
2070             put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
2071         if (s->lfe_on)
2072             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
2073     }
2074
2075     /* bandwidth */
2076     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2077         if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE && !block->channel_in_cpl[ch])
2078             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code);
2079     }
2080
2081     /* exponents */
2082     for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
2083         int nb_groups;
2084         int cpl = (ch == CPL_CH);
2085
2086         if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE)
2087             continue;
2088
2089         /* DC exponent */
2090         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0] >> cpl);
2091
2092         /* exponent groups */
2093         nb_groups = exponent_group_tab[cpl][s->exp_strategy[ch][blk]-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
2094         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
2095             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
2096
2097         /* gain range info */
2098         if (ch != s->lfe_channel && !cpl)
2099             put_bits(&s->pb, 2, 0);
2100     }
2101
2102     /* bit allocation info */
2103     if (!s->eac3) {
2104         baie = (blk == 0);
2105         put_bits(&s->pb, 1, baie);
2106         if (baie) {
2107             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
2108             put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
2109             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
2110             put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
2111             put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
2112         }
2113     }
2114
2115     /* snr offset */
2116     if (!s->eac3) {
2117         put_bits(&s->pb, 1, block->new_snr_offsets);
2118         if (block->new_snr_offsets) {
2119             put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
2120             for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
2121                 put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
2122                 put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
2123             }
2124         }
2125     } else {
2126         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no converter snr offset */
2127     }
2128
2129     /* coupling leak */
2130     if (block->cpl_in_use) {
2131         if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
2132             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_leak);
2133         if (block->new_cpl_leak) {
2134             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_fast_leak);
2135             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_slow_leak);
2136         }
2137     }
2138
2139     if (!s->eac3) {
2140         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
2141         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
2142     }
2143
2144     /* mantissas */
2145     got_cpl = !block->cpl_in_use;
2146     for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
2147         int b, q;
2148
2149         if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
2150             ch0     = ch - 1;
2151             ch      = CPL_CH;
2152             got_cpl = 1;
2153         }
2154         for (i = s->start_freq[ch]; i < block->end_freq[ch]; i++) {
2155             q = block->qmant[ch][i];
2156             b = s->ref_bap[ch][blk][i];
2157             switch (b) {
2158             case 0:                                         break;
2159             case 1: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   5, q); break;
2160             case 2: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   7, q); break;
2161             case 3:               put_bits(&s->pb,   3, q); break;
2162             case 4: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   7, q); break;
2163             case 14:              put_bits(&s->pb,  14, q); break;
2164             case 15:              put_bits(&s->pb,  16, q); break;
2165             default:              put_bits(&s->pb, b-1, q); break;
2166             }
2167         }
2168         if (ch == CPL_CH)
2169             ch = ch0;
2170     }
2171 }
2172
2173
2174 /** CRC-16 Polynomial */
2175 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
2176
2177
2178 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
2179 {
2180     unsigned int c;
2181
2182     c = 0;
2183     while (a) {
2184         if (a & 1)
2185             c ^= b;
2186         a = a >> 1;
2187         b = b << 1;
2188         if (b & (1 << 16))
2189             b ^= poly;
2190     }
2191     return c;
2192 }
2193
2194
2195 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
2196 {
2197     unsigned int r;
2198     r = 1;
2199     while (n) {
2200         if (n & 1)
2201             r = mul_poly(r, a, poly);
2202         a = mul_poly(a, a, poly);
2203         n >>= 1;
2204     }
2205     return r;
2206 }
2207
2208
2209 /**
2210  * Fill the end of the frame with 0's and compute the two CRCs.
2211  */
2212 static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
2213 {
2214     const AVCRC *crc_ctx = av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI);
2215     int frame_size_58, pad_bytes, crc1, crc2_partial, crc2, crc_inv;
2216     uint8_t *frame;
2217
2218     frame_size_58 = ((s->frame_size >> 2) + (s->frame_size >> 4)) << 1;
2219
2220     /* pad the remainder of the frame with zeros */
2221     av_assert2(s->frame_size * 8 - put_bits_count(&s->pb) >= 18);
2222     flush_put_bits(&s->pb);
2223     frame = s->pb.buf;
2224     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
2225     av_assert2(pad_bytes >= 0);
2226     if (pad_bytes > 0)
2227         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
2228
2229     if (s->eac3) {
2230         /* compute crc2 */
2231         crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + 2, s->frame_size - 5);
2232     } else {
2233     /* compute crc1 */
2234     /* this is not so easy because it is at the beginning of the data... */
2235     crc1    = av_bswap16(av_crc(crc_ctx, 0, frame + 4, frame_size_58 - 4));
2236     crc_inv = s->crc_inv[s->frame_size > s->frame_size_min];
2237     crc1    = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
2238     AV_WB16(frame + 2, crc1);
2239
2240     /* compute crc2 */
2241     crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + frame_size_58,
2242                           s->frame_size - frame_size_58 - 3);
2243     }
2244     crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
2245     /* ensure crc2 does not match sync word by flipping crcrsv bit if needed */
2246     if (crc2 == 0x770B) {
2247         frame[s->frame_size - 3] ^= 0x1;
2248         crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
2249     }
2250     crc2 = av_bswap16(crc2);
2251     AV_WB16(frame + s->frame_size - 2, crc2);
2252 }
2253
2254
2255 /**
2256  * Write the frame to the output bitstream.
2257  */
2258 static void output_frame(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
2259 {
2260     int blk;
2261
2262     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
2263
2264     if (s->eac3)
2265         eac3_output_frame_header(s);
2266     else
2267         ac3_output_frame_header(s);
2268
2269     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
2270         output_audio_block(s, blk);
2271
2272     output_frame_end(s);
2273 }
2274
2275
2276 static void dprint_options(AVCodecContext *avctx)
2277 {
2278 #ifdef DEBUG
2279     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2280     AC3EncOptions *opt = &s->options;
2281     char strbuf[32];
2282
2283     switch (s->bitstream_id) {
2284     case  6:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (alt syntax)",       32); break;
2285     case  8:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (standard)",         32); break;
2286     case  9:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet half-rate)",   32); break;
2287     case 10:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet quater-rate)", 32); break;
2288     case 16:  av_strlcpy(strbuf, "E-AC-3 (enhanced)",       32); break;
2289     default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR");
2290     }
2291     av_dlog(avctx, "bitstream_id: %s (%d)\n", strbuf, s->bitstream_id);
2292     av_dlog(avctx, "sample_fmt: %s\n", av_get_sample_fmt_name(avctx->sample_fmt));
2293     av_get_channel_layout_string(strbuf, 32, s->channels, avctx->channel_layout);
2294     av_dlog(avctx, "channel_layout: %s\n", strbuf);
2295     av_dlog(avctx, "sample_rate: %d\n", s->sample_rate);
2296     av_dlog(avctx, "bit_rate: %d\n", s->bit_rate);
2297     if (s->cutoff)
2298         av_dlog(avctx, "cutoff: %d\n", s->cutoff);
2299
2300     av_dlog(avctx, "per_frame_metadata: %s\n",
2301             opt->allow_per_frame_metadata?"on":"off");
2302     if (s->has_center)
2303         av_dlog(avctx, "center_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->center_mix_level,
2304                 s->center_mix_level);
2305     else
2306         av_dlog(avctx, "center_mixlev: {not written}\n");
2307     if (s->has_surround)
2308         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->surround_mix_level,
2309                 s->surround_mix_level);
2310     else
2311         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: {not written}\n");
2312     if (opt->audio_production_info) {
2313         av_dlog(avctx, "mixing_level: %ddB\n", opt->mixing_level);
2314         switch (opt->room_type) {
2315         case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2316         case 1:  av_strlcpy(strbuf, "large", 32);        break;
2317         case 2:  av_strlcpy(strbuf, "small", 32);        break;
2318         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->room_type);
2319         }
2320         av_dlog(avctx, "room_type: %s\n", strbuf);
2321     } else {
2322         av_dlog(avctx, "mixing_level: {not written}\n");
2323         av_dlog(avctx, "room_type: {not written}\n");
2324     }
2325     av_dlog(avctx, "copyright: %s\n", opt->copyright?"on":"off");
2326     av_dlog(avctx, "dialnorm: %ddB\n", opt->dialogue_level);
2327     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
2328         switch (opt->dolby_surround_mode) {
2329         case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2330         case 1:  av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
2331         case 2:  av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
2332         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_mode);
2333         }
2334         av_dlog(avctx, "dsur_mode: %s\n", strbuf);
2335     } else {
2336         av_dlog(avctx, "dsur_mode: {not written}\n");
2337     }
2338     av_dlog(avctx, "original: %s\n", opt->original?"on":"off");
2339
2340     if (s->bitstream_id == 6) {
2341         if (opt->extended_bsi_1) {
2342             switch (opt->preferred_stereo_downmix) {
2343             case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2344             case 1:  av_strlcpy(strbuf, "ltrt", 32);         break;
2345             case 2:  av_strlcpy(strbuf, "loro", 32);         break;
2346             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->preferred_stereo_downmix);
2347             }
2348             av_dlog(avctx, "dmix_mode: %s\n", strbuf);
2349             av_dlog(avctx, "ltrt_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
2350                     opt->ltrt_center_mix_level, s->ltrt_center_mix_level);
2351             av_dlog(avctx, "ltrt_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
2352                     opt->ltrt_surround_mix_level, s->ltrt_surround_mix_level);
2353             av_dlog(avctx, "loro_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
2354                     opt->loro_center_mix_level, s->loro_center_mix_level);
2355             av_dlog(avctx, "loro_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
2356                     opt->loro_surround_mix_level, s->loro_surround_mix_level);
2357         } else {
2358             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 1: {not written}\n");
2359         }
2360         if (opt->extended_bsi_2) {
2361             switch (opt->dolby_surround_ex_mode) {
2362             case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2363             case 1:  av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
2364             case 2:  av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
2365             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_ex_mode);
2366             }
2367             av_dlog(avctx, "dsurex_mode: %s\n", strbuf);
2368             switch (opt->dolby_headphone_mode) {
2369             case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2370             case 1:  av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
2371             case 2:  av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
2372             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_headphone_mode);
2373             }
2374             av_dlog(avctx, "dheadphone_mode: %s\n", strbuf);
2375
2376             switch (opt->ad_converter_type) {
2377             case 0:  av_strlcpy(strbuf, "standard", 32); break;
2378             case 1:  av_strlcpy(strbuf, "hdcd", 32);     break;
2379             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->ad_converter_type);
2380             }
2381             av_dlog(avctx, "ad_conv_type: %s\n", strbuf);
2382         } else {
2383             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 2: {not written}\n");
2384         }
2385     }
2386 #endif
2387 }
2388
2389
2390 #define FLT_OPTION_THRESHOLD 0.01
2391
2392 static int validate_float_option(float v, const float *v_list, int v_list_size)
2393 {
2394     int i;
2395
2396     for (i = 0; i < v_list_size; i++) {
2397         if (v < (v_list[i] + FLT_OPTION_THRESHOLD) &&
2398             v > (v_list[i] - FLT_OPTION_THRESHOLD))
2399             break;
2400     }
2401     if (i == v_list_size)
2402         return -1;
2403
2404     return i;
2405 }
2406
2407
2408 static void validate_mix_level(void *log_ctx, const char *opt_name,
2409                                float *opt_param, const float *list,
2410                                int list_size, int default_value, int min_value,
2411                                int *ctx_param)
2412 {
2413     int mixlev = validate_float_option(*opt_param, list, list_size);
2414     if (mixlev < min_value) {
2415         mixlev = default_value;
2416         if (*opt_param >= 0.0) {
2417             av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "requested %s is not valid. using "
2418                    "default value: %0.3f\n", opt_name, list[mixlev]);
2419         }
2420     }
2421     *opt_param = list[mixlev];
2422     *ctx_param = mixlev;
2423 }
2424
2425
2426 /**
2427  * Validate metadata options as set by AVOption system.
2428  * These values can optionally be changed per-frame.
2429  */
2430 static int validate_metadata(AVCodecContext *avctx)
2431 {
2432     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2433     AC3EncOptions *opt = &s->options;
2434
2435     /* validate mixing levels */
2436     if (s->has_center) {
2437         validate_mix_level(avctx, "center_mix_level", &opt->center_mix_level,
2438                            cmixlev_options, CMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
2439                            &s->center_mix_level);
2440     }
2441     if (s->has_surround) {
2442         validate_mix_level(avctx, "surround_mix_level", &opt->surround_mix_level,
2443                            surmixlev_options, SURMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
2444                            &s->surround_mix_level);
2445     }
2446
2447     /* set audio production info flag */
2448     if (opt->mixing_level >= 0 || opt->room_type >= 0) {
2449         if (opt->mixing_level < 0) {
2450             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "mixing_level must be set if "
2451                    "room_type is set\n");
2452             return AVERROR(EINVAL);
2453         }
2454         if (opt->mixing_level < 80) {
2455             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mixing level. must be between "
2456                    "80dB and 111dB\n");
2457             return AVERROR(EINVAL);
2458         }
2459         /* default room type */
2460         if (opt->room_type < 0)
2461             opt->room_type = 0;
2462         opt->audio_production_info = 1;
2463     } else {
2464         opt->audio_production_info = 0;
2465     }
2466
2467     /* set extended bsi 1 flag */
2468     if ((s->has_center || s->has_surround) &&
2469         (opt->preferred_stereo_downmix >= 0 ||
2470          opt->ltrt_center_mix_level   >= 0 ||
2471          opt->ltrt_surround_mix_level >= 0 ||
2472          opt->loro_center_mix_level   >= 0 ||
2473          opt->loro_surround_mix_level >= 0)) {
2474         /* default preferred stereo downmix */
2475         if (opt->preferred_stereo_downmix < 0)
2476             opt->preferred_stereo_downmix = 0;
2477         /* validate Lt/Rt center mix level */
2478         validate_mix_level(avctx, "ltrt_center_mix_level",
2479                            &opt->ltrt_center_mix_level, extmixlev_options,
2480                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
2481                            &s->ltrt_center_mix_level);
2482         /* validate Lt/Rt surround mix level */
2483         validate_mix_level(avctx, "ltrt_surround_mix_level",
2484                            &opt->ltrt_surround_mix_level, extmixlev_options,
2485                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
2486                            &s->ltrt_surround_mix_level);
2487         /* validate Lo/Ro center mix level */
2488         validate_mix_level(avctx, "loro_center_mix_level",
2489                            &opt->loro_center_mix_level, extmixlev_options,
2490                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
2491                            &s->loro_center_mix_level);
2492         /* validate Lo/Ro surround mix level */
2493         validate_mix_level(avctx, "loro_surround_mix_level",
2494                            &opt->loro_surround_mix_level, extmixlev_options,
2495                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
2496                            &s->loro_surround_mix_level);
2497         opt->extended_bsi_1 = 1;
2498     } else {
2499         opt->extended_bsi_1 = 0;
2500     }
2501
2502     /* set extended bsi 2 flag */
2503     if (opt->dolby_surround_ex_mode >= 0 ||
2504         opt->dolby_headphone_mode   >= 0 ||
2505         opt->ad_converter_type      >= 0) {
2506         /* default dolby surround ex mode */
2507         if (opt->dolby_surround_ex_mode < 0)
2508             opt->dolby_surround_ex_mode = 0;
2509         /* default dolby headphone mode */
2510         if (opt->dolby_headphone_mode < 0)
2511             opt->dolby_headphone_mode = 0;
2512         /* default A/D converter type */
2513         if (opt->ad_converter_type < 0)
2514             opt->ad_converter_type = 0;
2515         opt->extended_bsi_2 = 1;
2516     } else {
2517         opt->extended_bsi_2 = 0;
2518     }
2519
2520     /* set bitstream id for alternate bitstream syntax */
2521     if (opt->extended_bsi_1 || opt->extended_bsi_2) {
2522         if (s->bitstream_id > 8 && s->bitstream_id < 11) {
2523             static int warn_once = 1;
2524             if (warn_once) {
2525                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "alternate bitstream syntax is "
2526                        "not compatible with reduced samplerates. writing of "
2527                        "extended bitstream information will be disabled.\n");
2528                 warn_once = 0;
2529             }
2530         } else {
2531             s->bitstream_id = 6;
2532         }
2533     }
2534
2535     return 0;
2536 }
2537
2538
2539 /**
2540  * Encode a single AC-3 frame.
2541  */
2542 static int ac3_encode_frame(AVCodecContext *avctx, unsigned char *frame,
2543                             int buf_size, void *data)
2544 {
2545     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2546     const SampleType *samples = data;
2547     int ret;
2548
2549     if (!s->eac3 && s->options.allow_per_frame_metadata) {
2550         ret = validate_metadata(avctx);
2551         if (ret)
2552             return ret;
2553     }
2554
2555     if (s->bit_alloc.sr_code == 1 || s->eac3)
2556         adjust_frame_size(s);
2557
2558     deinterleave_input_samples(s, samples);
2559
2560     apply_mdct(s);
2561
2562     scale_coefficients(s);
2563
2564     s->cpl_on = s->cpl_enabled;
2565     compute_coupling_strategy(s);
2566
2567     if (s->cpl_on)
2568         apply_channel_coupling(s);
2569
2570     compute_rematrixing_strategy(s);
2571
2572     apply_rematrixing(s);
2573
2574     process_exponents(s);
2575
2576     ret = compute_bit_allocation(s);
2577     if (ret) {
2578         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Bit allocation failed. Try increasing the bitrate.\n");
2579         return ret;
2580     }
2581
2582     quantize_mantissas(s);
2583
2584     output_frame(s, frame);
2585
2586     return s->frame_size;
2587 }
2588
2589
2590 /**
2591  * Finalize encoding and free any memory allocated by the encoder.
2592  */
2593 static av_cold int ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
2594 {
2595     int blk, ch;
2596     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2597
2598     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
2599         av_freep(&s->planar_samples[ch]);
2600     av_freep(&s->planar_samples);
2601     av_freep(&s->bap_buffer);
2602     av_freep(&s->bap1_buffer);
2603     av_freep(&s->mdct_coef_buffer);
2604     av_freep(&s->fixed_coef_buffer);
2605     av_freep(&s->exp_buffer);
2606     av_freep(&s->grouped_exp_buffer);
2607     av_freep(&s->psd_buffer);
2608     av_freep(&s->band_psd_buffer);
2609     av_freep(&s->mask_buffer);
2610     av_freep(&s->qmant_buffer);
2611     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2612         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2613         av_freep(&block->mdct_coef);
2614         av_freep(&block->fixed_coef);
2615         av_freep(&block->exp);
2616         av_freep(&block->grouped_exp);
2617         av_freep(&block->psd);
2618         av_freep(&block->band_psd);
2619         av_freep(&block->mask);
2620         av_freep(&block->qmant);
2621     }
2622
2623     mdct_end(&s->mdct);
2624
2625     av_freep(&avctx->coded_frame);
2626     return 0;
2627 }
2628
2629
2630 /**
2631  * Set channel information during initialization.
2632  */
2633 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
2634                                     int64_t *channel_layout)
2635 {
2636     int ch_layout;
2637
2638     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
2639         return AVERROR(EINVAL);
2640     if ((uint64_t)*channel_layout > 0x7FF)
2641         return AVERROR(EINVAL);
2642     ch_layout = *channel_layout;
2643     if (!ch_layout)
2644         ch_layout = avcodec_guess_channel_layout(channels, CODEC_ID_AC3, NULL);
2645
2646     s->lfe_on       = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
2647     s->channels     = channels;
2648     s->fbw_channels = channels - s->lfe_on;
2649     s->lfe_channel  = s->lfe_on ? s->fbw_channels + 1 : -1;
2650     if (s->lfe_on)
2651         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2652
2653     switch (ch_layout) {
2654     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
2655     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
2656     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
2657     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
2658     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
2659     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
2660     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
2661     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
2662     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
2663     default:
2664         return AVERROR(EINVAL);
2665     }
2666     s->has_center   = (s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO;
2667     s->has_surround =  s->channel_mode & 0x04;
2668
2669     s->channel_map  = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
2670     *channel_layout = ch_layout;
2671     if (s->lfe_on)
2672         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2673
2674     return 0;
2675 }
2676
2677
2678 static av_cold int validate_options(AVCodecContext *avctx, AC3EncodeContext *s)
2679 {
2680     int i, ret, max_sr;
2681
2682     /* validate channel layout */
2683     if (!avctx->channel_layout) {
2684         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
2685                                       "encoder will guess the layout, but it "
2686                                       "might be incorrect.\n");
2687     }
2688     ret = set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout);
2689     if (ret) {
2690         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
2691         return ret;
2692     }
2693
2694     /* validate sample rate */
2695     /* note: max_sr could be changed from 2 to 5 for E-AC-3 once we find a
2696              decoder that supports half sample rate so we can validate that
2697              the generated files are correct. */
2698     max_sr = s->eac3 ? 2 : 8;
2699     for (i = 0; i <= max_sr; i++) {
2700         if ((ff_ac3_sample_rate_tab[i % 3] >> (i / 3)) == avctx->sample_rate)
2701             break;
2702     }
2703     if (i > max_sr) {
2704         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
2705         return AVERROR(EINVAL);
2706     }
2707     s->sample_rate        = avctx->sample_rate;
2708     s->bit_alloc.sr_shift = i / 3;
2709     s->bit_alloc.sr_code  = i % 3;
2710     s->bitstream_id       = s->eac3 ? 16 : 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
2711
2712     /* validate bit rate */
2713     if (s->eac3) {
2714         int max_br, min_br, wpf, min_br_dist, min_br_code;
2715
2716         /* calculate min/max bitrate */
2717         max_br = 2048 * s->sample_rate / AC3_FRAME_SIZE * 16;
2718         min_br = ((s->sample_rate + (AC3_FRAME_SIZE-1)) / AC3_FRAME_SIZE) * 16;
2719         if (avctx->bit_rate < min_br || avctx->bit_rate > max_br) {
2720             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate. must be %d to %d "
2721                    "for this sample rate\n", min_br, max_br);
2722             return AVERROR(EINVAL);
2723         }
2724
2725         /* calculate words-per-frame for the selected bitrate */
2726         wpf = (avctx->bit_rate / 16) * AC3_FRAME_SIZE / s->sample_rate;
2727         av_assert1(wpf > 0 && wpf <= 2048);
2728
2729         /* find the closest AC-3 bitrate code to the selected bitrate.
2730            this is needed for lookup tables for bandwidth and coupling
2731            parameter selection */
2732         min_br_code = -1;
2733         min_br_dist = INT_MAX;
2734         for (i = 0; i < 19; i++) {
2735             int br_dist = abs(ff_ac3_bitrate_tab[i] * 1000 - avctx->bit_rate);
2736             if (br_dist < min_br_dist) {
2737                 min_br_dist = br_dist;
2738                 min_br_code = i;
2739             }
2740         }
2741
2742         /* make sure the minimum frame size is below the average frame size */
2743         s->frame_size_code = min_br_code << 1;
2744         while (wpf > 1 && wpf * s->sample_rate / AC3_FRAME_SIZE * 16 > avctx->bit_rate)
2745             wpf--;
2746         s->frame_size_min = 2 * wpf;
2747     } else {
2748         for (i = 0; i < 19; i++) {
2749             if ((ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift)*1000 == avctx->bit_rate)
2750                 break;
2751         }
2752         if (i == 19) {
2753             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate\n");
2754             return AVERROR(EINVAL);
2755         }
2756         s->frame_size_code = i << 1;
2757         s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
2758     }
2759     s->bit_rate   = avctx->bit_rate;
2760     s->frame_size = s->frame_size_min;
2761
2762     /* validate cutoff */
2763     if (avctx->cutoff < 0) {
2764         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid cutoff frequency\n");
2765         return AVERROR(EINVAL);
2766     }
2767     s->cutoff = avctx->cutoff;
2768     if (s->cutoff > (s->sample_rate >> 1))
2769         s->cutoff = s->sample_rate >> 1;
2770
2771     /* validate audio service type / channels combination */
2772     if ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE &&
2773          avctx->channels == 1) ||
2774         ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_COMMENTARY ||
2775           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_EMERGENCY  ||
2776           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_VOICE_OVER)
2777          && avctx->channels > 1)) {
2778         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid audio service type for the "
2779                                     "specified number of channels\n");
2780         return AVERROR(EINVAL);
2781     }
2782
2783     if (!s->eac3) {
2784         ret = validate_metadata(avctx);
2785         if (ret)
2786             return ret;
2787     }
2788
2789     s->rematrixing_enabled = s->options.stereo_rematrixing &&
2790                              (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO);
2791
2792     s->cpl_enabled = s->options.channel_coupling &&
2793                      s->channel_mode >= AC3_CHMODE_STEREO &&
2794                      CONFIG_AC3ENC_FLOAT;
2795
2796     return 0;
2797 }
2798
2799
2800 /**
2801  * Set bandwidth for all channels.
2802  * The user can optionally supply a cutoff frequency. Otherwise an appropriate
2803  * default value will be used.
2804  */
2805 static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s)
2806 {
2807     int blk, ch;
2808     int av_uninit(cpl_start);
2809
2810     if (s->cutoff) {
2811         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
2812         int fbw_coeffs;
2813         fbw_coeffs     = s->cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
2814         s->bandwidth_code = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
2815     } else {
2816         /* use default bandwidth setting */
2817         s->bandwidth_code = ac3_bandwidth_tab[s->fbw_channels-1][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2818     }
2819
2820     /* set number of coefficients for each channel */
2821     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2822         s->start_freq[ch] = 0;
2823         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
2824             s->blocks[blk].end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
2825     }
2826     /* LFE channel always has 7 coefs */
2827     if (s->lfe_on) {
2828         s->start_freq[s->lfe_channel] = 0;
2829         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
2830             s->blocks[blk].end_freq[ch] = 7;
2831     }
2832
2833     /* initialize coupling strategy */
2834     if (s->cpl_enabled) {
2835         if (s->options.cpl_start >= 0) {
2836             cpl_start = s->options.cpl_start;
2837         } else {
2838             cpl_start = ac3_coupling_start_tab[s->channel_mode-2][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2839             if (cpl_start < 0)
2840                 s->cpl_enabled = 0;
2841         }
2842     }
2843     if (s->cpl_enabled) {
2844         int i, cpl_start_band, cpl_end_band;
2845         uint8_t *cpl_band_sizes = s->cpl_band_sizes;
2846
2847         cpl_end_band   = s->bandwidth_code / 4 + 3;
2848         cpl_start_band = av_clip(cpl_start, 0, FFMIN(cpl_end_band-1, 15));
2849
2850         s->num_cpl_subbands = cpl_end_band - cpl_start_band;
2851
2852         s->num_cpl_bands = 1;
2853         *cpl_band_sizes  = 12;
2854         for (i = cpl_start_band + 1; i < cpl_end_band; i++) {
2855             if (ff_eac3_default_cpl_band_struct[i]) {
2856                 *cpl_band_sizes += 12;
2857             } else {
2858                 s->num_cpl_bands++;
2859                 cpl_band_sizes++;
2860                 *cpl_band_sizes = 12;
2861             }
2862         }
2863
2864         s->start_freq[CPL_CH] = cpl_start_band * 12 + 37;
2865         s->cpl_end_freq       = cpl_end_band   * 12 + 37;
2866         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
2867             s->blocks[blk].end_freq[CPL_CH] = s->cpl_end_freq;
2868     }
2869 }
2870
2871
2872 static av_cold int allocate_buffers(AVCodecContext *avctx)
2873 {
2874     int blk, ch;
2875     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2876     int channels = s->channels + 1; /* includes coupling channel */
2877
2878     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->planar_samples, s->channels * sizeof(*s->planar_samples),
2879                      alloc_fail);
2880     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
2881         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->planar_samples[ch],
2882                           (AC3_FRAME_SIZE+AC3_BLOCK_SIZE) * sizeof(**s->planar_samples),
2883                           alloc_fail);
2884     }
2885     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap_buffer,  AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2886                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->bap_buffer),  alloc_fail);
2887     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap1_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2888                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->bap1_buffer), alloc_fail);
2889     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->mdct_coef_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2890                       AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->mdct_coef_buffer), alloc_fail);
2891     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2892                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->exp_buffer), alloc_fail);
2893     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->grouped_exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2894                      128 * sizeof(*s->grouped_exp_buffer), alloc_fail);
2895     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->psd_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2896                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->psd_buffer), alloc_fail);
2897     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->band_psd_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2898                      64 * sizeof(*s->band_psd_buffer), alloc_fail);
2899     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mask_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2900                      64 * sizeof(*s->mask_buffer), alloc_fail);
2901     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->qmant_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2902                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->qmant_buffer), alloc_fail);
2903     if (s->cpl_enabled) {
2904         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2905                          16 * sizeof(*s->cpl_coord_exp_buffer), alloc_fail);
2906         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_mant_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2907                          16 * sizeof(*s->cpl_coord_mant_buffer), alloc_fail);
2908     }
2909     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2910         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2911         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mdct_coef, channels * sizeof(*block->mdct_coef),
2912                           alloc_fail);
2913         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->exp, channels * sizeof(*block->exp),
2914                           alloc_fail);
2915         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->grouped_exp, channels * sizeof(*block->grouped_exp),
2916                           alloc_fail);
2917         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->psd, channels * sizeof(*block->psd),
2918                           alloc_fail);
2919         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->band_psd, channels * sizeof(*block->band_psd),
2920                           alloc_fail);
2921         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mask, channels * sizeof(*block->mask),
2922                           alloc_fail);
2923         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->qmant, channels * sizeof(*block->qmant),
2924                           alloc_fail);
2925         if (s->cpl_enabled) {
2926             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_exp, channels * sizeof(*block->cpl_coord_exp),
2927                               alloc_fail);
2928             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_mant, channels * sizeof(*block->cpl_coord_mant),
2929                               alloc_fail);
2930         }
2931
2932         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
2933             /* arrangement: block, channel, coeff */
2934             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * channels + ch)];
2935             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2936             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * channels + ch)];
2937             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * channels + ch)];
2938             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2939             if (s->cpl_enabled) {
2940                 block->cpl_coord_exp[ch]  = &s->cpl_coord_exp_buffer [16  * (blk * channels + ch)];
2941                 block->cpl_coord_mant[ch] = &s->cpl_coord_mant_buffer[16  * (blk * channels + ch)];
2942             }
2943
2944             /* arrangement: channel, block, coeff */
2945             block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (AC3_MAX_BLOCKS * ch + blk)];
2946             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (AC3_MAX_BLOCKS * ch + blk)];
2947         }
2948     }
2949
2950     if (CONFIG_AC3ENC_FLOAT) {
2951         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->fixed_coef_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2952                           AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->fixed_coef_buffer), alloc_fail);
2953         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2954             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2955             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2956                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2957             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2958                 block->fixed_coef[ch] = &s->fixed_coef_buffer[AC3_MAX_COEFS * (AC3_MAX_BLOCKS * ch + blk)];
2959         }
2960     } else {
2961         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2962             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2963             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2964                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2965             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2966                 block->fixed_coef[ch] = (int32_t *)block->mdct_coef[ch];
2967         }
2968     }
2969
2970     return 0;
2971 alloc_fail:
2972     return AVERROR(ENOMEM);
2973 }
2974
2975
2976 /**
2977  * Initialize the encoder.
2978  */
2979 static av_cold int ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
2980 {
2981     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2982     int ret, frame_size_58;
2983
2984     s->eac3 = avctx->codec_id == CODEC_ID_EAC3;
2985
2986     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
2987
2988     ff_ac3_common_init();
2989
2990     ret = validate_options(avctx, s);
2991     if (ret)
2992         return ret;
2993
2994     s->bitstream_mode = avctx->audio_service_type;
2995     if (s->bitstream_mode == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE)
2996         s->bitstream_mode = 0x7;
2997
2998     s->bits_written    = 0;
2999     s->samples_written = 0;
3000
3001     /* calculate crc_inv for both possible frame sizes */
3002     frame_size_58 = (( s->frame_size    >> 2) + ( s->frame_size    >> 4)) << 1;
3003     s->crc_inv[0] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
3004     if (s->bit_alloc.sr_code == 1) {
3005         frame_size_58 = (((s->frame_size+2) >> 2) + ((s->frame_size+2) >> 4)) << 1;
3006         s->crc_inv[1] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
3007     }
3008
3009     set_bandwidth(s);
3010
3011     exponent_init(s);
3012
3013     bit_alloc_init(s);
3014
3015     ret = mdct_init(avctx, &s->mdct, 9);
3016     if (ret)
3017         goto init_fail;
3018
3019     ret = allocate_buffers(avctx);
3020     if (ret)
3021         goto init_fail;
3022
3023     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
3024
3025     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
3026     ff_ac3dsp_init(&s->ac3dsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
3027
3028     dprint_options(avctx);
3029
3030     return 0;
3031 init_fail:
3032     ac3_encode_close(avctx);
3033     return ret;
3034 }