4ee3c175d79077b03755bd734d77350295f91efc
[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 DEBUG
30 //#define ASSERT_LEVEL 2
31
32 #include <stdint.h>
33
34 #include "libavutil/audioconvert.h"
35 #include "libavutil/avassert.h"
36 #include "libavutil/avstring.h"
37 #include "libavutil/crc.h"
38 #include "libavutil/opt.h"
39 #include "avcodec.h"
40 #include "put_bits.h"
41 #include "dsputil.h"
42 #include "ac3dsp.h"
43 #include "ac3.h"
44 #include "audioconvert.h"
45 #include "fft.h"
46
47
48 #ifndef CONFIG_AC3ENC_FLOAT
49 #define CONFIG_AC3ENC_FLOAT 0
50 #endif
51
52
53 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
54 #define MAC_COEF(d,a,b) ((d)+=(a)*(b))
55 typedef float SampleType;
56 typedef float CoefType;
57 typedef float CoefSumType;
58 #else
59 #define MAC_COEF(d,a,b) MAC64(d,a,b)
60 typedef int16_t SampleType;
61 typedef int32_t CoefType;
62 typedef int64_t CoefSumType;
63 #endif
64
65 typedef struct AC3MDCTContext {
66     const SampleType *window;           ///< MDCT window function
67     FFTContext fft;                     ///< FFT context for MDCT calculation
68 } AC3MDCTContext;
69
70 /**
71  * Encoding Options used by AVOption.
72  */
73 typedef struct AC3EncOptions {
74     /* AC-3 metadata options*/
75     int dialogue_level;
76     int bitstream_mode;
77     float center_mix_level;
78     float surround_mix_level;
79     int dolby_surround_mode;
80     int audio_production_info;
81     int mixing_level;
82     int room_type;
83     int copyright;
84     int original;
85     int extended_bsi_1;
86     int preferred_stereo_downmix;
87     float ltrt_center_mix_level;
88     float ltrt_surround_mix_level;
89     float loro_center_mix_level;
90     float loro_surround_mix_level;
91     int extended_bsi_2;
92     int dolby_surround_ex_mode;
93     int dolby_headphone_mode;
94     int ad_converter_type;
95
96     /* other encoding options */
97     int allow_per_frame_metadata;
98     int stereo_rematrixing;
99     int channel_coupling;
100     int cpl_start;
101 } AC3EncOptions;
102
103 /**
104  * Data for a single audio block.
105  */
106 typedef struct AC3Block {
107     CoefType **mdct_coef;                       ///< MDCT coefficients
108     int32_t  **fixed_coef;                      ///< fixed-point MDCT coefficients
109     uint8_t  **exp;                             ///< original exponents
110     uint8_t  **grouped_exp;                     ///< grouped exponents
111     int16_t  **psd;                             ///< psd per frequency bin
112     int16_t  **band_psd;                        ///< psd per critical band
113     int16_t  **mask;                            ///< masking curve
114     uint16_t **qmant;                           ///< quantized mantissas
115     uint8_t  **cpl_coord_exp;                   ///< coupling coord exponents           (cplcoexp)
116     uint8_t  **cpl_coord_mant;                  ///< coupling coord mantissas           (cplcomant)
117     uint8_t  coeff_shift[AC3_MAX_CHANNELS];     ///< fixed-point coefficient shift values
118     uint8_t  new_rematrixing_strategy;          ///< send new rematrixing flags in this block
119     int      num_rematrixing_bands;             ///< number of rematrixing bands
120     uint8_t  rematrixing_flags[4];              ///< rematrixing flags
121     int      new_cpl_strategy;                  ///< send new coupling strategy
122     int      cpl_in_use;                        ///< coupling in use for this block     (cplinu)
123     uint8_t  channel_in_cpl[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< channel in coupling                (chincpl)
124     int      num_cpl_channels;                  ///< number of channels in coupling
125     uint8_t  new_cpl_coords;                    ///< send new coupling coordinates      (cplcoe)
126     uint8_t  cpl_master_exp[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< coupling coord master exponents    (mstrcplco)
127     int      new_snr_offsets;                   ///< send new SNR offsets
128     int      new_cpl_leak;                      ///< send new coupling leak info
129     int      end_freq[AC3_MAX_CHANNELS];        ///< end frequency bin                  (endmant)
130 } AC3Block;
131
132 /**
133  * AC-3 encoder private context.
134  */
135 typedef struct AC3EncodeContext {
136     AVClass *av_class;                      ///< AVClass used for AVOption
137     AC3EncOptions options;                  ///< encoding options
138     PutBitContext pb;                       ///< bitstream writer context
139     DSPContext dsp;
140     AC3DSPContext ac3dsp;                   ///< AC-3 optimized functions
141     AC3MDCTContext mdct;                    ///< MDCT context
142
143     AC3Block blocks[AC3_MAX_BLOCKS];        ///< per-block info
144
145     int eac3;                               ///< indicates if this is E-AC-3 vs. AC-3
146     int bitstream_id;                       ///< bitstream id                           (bsid)
147     int bitstream_mode;                     ///< bitstream mode                         (bsmod)
148
149     int bit_rate;                           ///< target bit rate, in bits-per-second
150     int sample_rate;                        ///< sampling frequency, in Hz
151
152     int frame_size_min;                     ///< minimum frame size in case rounding is necessary
153     int frame_size;                         ///< current frame size in bytes
154     int frame_size_code;                    ///< frame size code                        (frmsizecod)
155     uint16_t crc_inv[2];
156     int64_t bits_written;                   ///< bit count    (used to avg. bitrate)
157     int64_t samples_written;                ///< sample count (used to avg. bitrate)
158
159     int fbw_channels;                       ///< number of full-bandwidth channels      (nfchans)
160     int channels;                           ///< total number of channels               (nchans)
161     int lfe_on;                             ///< indicates if there is an LFE channel   (lfeon)
162     int lfe_channel;                        ///< channel index of the LFE channel
163     int has_center;                         ///< indicates if there is a center channel
164     int has_surround;                       ///< indicates if there are one or more surround channels
165     int channel_mode;                       ///< channel mode                           (acmod)
166     const uint8_t *channel_map;             ///< channel map used to reorder channels
167
168     int center_mix_level;                   ///< center mix level code
169     int surround_mix_level;                 ///< surround mix level code
170     int ltrt_center_mix_level;              ///< Lt/Rt center mix level code
171     int ltrt_surround_mix_level;            ///< Lt/Rt surround mix level code
172     int loro_center_mix_level;              ///< Lo/Ro center mix level code
173     int loro_surround_mix_level;            ///< Lo/Ro surround mix level code
174
175     int cutoff;                             ///< user-specified cutoff frequency, in Hz
176     int bandwidth_code;                     ///< bandwidth code (0 to 60)               (chbwcod)
177     int start_freq[AC3_MAX_CHANNELS];       ///< start frequency bin                    (strtmant)
178     int cpl_end_freq;                       ///< coupling channel end frequency bin
179
180     int cpl_on;                             ///< coupling turned on for this frame
181     int cpl_enabled;                        ///< coupling enabled for all frames
182     int num_cpl_subbands;                   ///< number of coupling subbands            (ncplsubnd)
183     int num_cpl_bands;                      ///< number of coupling bands               (ncplbnd)
184     uint8_t cpl_band_sizes[AC3_MAX_CPL_BANDS];  ///< number of coeffs in each coupling band
185
186     int rematrixing_enabled;                ///< stereo rematrixing enabled
187
188     /* bitrate allocation control */
189     int slow_gain_code;                     ///< slow gain code                         (sgaincod)
190     int slow_decay_code;                    ///< slow decay code                        (sdcycod)
191     int fast_decay_code;                    ///< fast decay code                        (fdcycod)
192     int db_per_bit_code;                    ///< dB/bit code                            (dbpbcod)
193     int floor_code;                         ///< floor code                             (floorcod)
194     AC3BitAllocParameters bit_alloc;        ///< bit allocation parameters
195     int coarse_snr_offset;                  ///< coarse SNR offsets                     (csnroffst)
196     int fast_gain_code[AC3_MAX_CHANNELS];   ///< fast gain codes (signal-to-mask ratio) (fgaincod)
197     int fine_snr_offset[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< fine SNR offsets                       (fsnroffst)
198     int frame_bits_fixed;                   ///< number of non-coefficient bits for fixed parameters
199     int frame_bits;                         ///< all frame bits except exponents and mantissas
200     int exponent_bits;                      ///< number of bits used for exponents
201
202     SampleType **planar_samples;
203     uint8_t *bap_buffer;
204     uint8_t *bap1_buffer;
205     CoefType *mdct_coef_buffer;
206     int32_t *fixed_coef_buffer;
207     uint8_t *exp_buffer;
208     uint8_t *grouped_exp_buffer;
209     int16_t *psd_buffer;
210     int16_t *band_psd_buffer;
211     int16_t *mask_buffer;
212     uint16_t *qmant_buffer;
213     uint8_t *cpl_coord_exp_buffer;
214     uint8_t *cpl_coord_mant_buffer;
215
216     uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS]; ///< exponent strategies
217     uint8_t exp_ref_block[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS]; ///< reference blocks for EXP_REUSE
218     uint8_t *ref_bap     [AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS]; ///< bit allocation pointers (bap)
219     int ref_bap_set;                                         ///< indicates if ref_bap pointers have been set
220
221     DECLARE_ALIGNED(32, SampleType, windowed_samples)[AC3_WINDOW_SIZE];
222 } AC3EncodeContext;
223
224 typedef struct AC3Mant {
225     uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
226     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
227 } AC3Mant;
228
229 #define CMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
230 static const float cmixlev_options[CMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
231     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB
232 };
233
234 #define SURMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
235 static const float surmixlev_options[SURMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
236     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
237 };
238
239 #define EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS 8
240 static const float extmixlev_options[EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
241     LEVEL_PLUS_3DB,  LEVEL_PLUS_1POINT5DB,  LEVEL_ONE,       LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
242     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
243 };
244
245
246 #define OFFSET(param) offsetof(AC3EncodeContext, options.param)
247 #define AC3ENC_PARAM (AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM)
248
249 #define AC3ENC_TYPE_AC3_FIXED   0
250 #define AC3ENC_TYPE_AC3         1
251 #define AC3ENC_TYPE_EAC3        2
252
253 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
254 #define AC3ENC_TYPE AC3ENC_TYPE_AC3
255 #include "ac3enc_opts_template.c"
256 static AVClass ac3enc_class = { "AC-3 Encoder", av_default_item_name,
257                                 ac3_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
258 #undef AC3ENC_TYPE
259 #define AC3ENC_TYPE AC3ENC_TYPE_EAC3
260 #include "ac3enc_opts_template.c"
261 static AVClass eac3enc_class = { "E-AC-3 Encoder", av_default_item_name,
262                                  eac3_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
263 #else
264 #define AC3ENC_TYPE AC3ENC_TYPE_AC3_FIXED
265 #include "ac3enc_opts_template.c"
266 static AVClass ac3enc_class = { "Fixed-Point AC-3 Encoder", av_default_item_name,
267                                 ac3fixed_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
268 #endif
269
270
271 /* prototypes for functions in ac3enc_fixed.c and ac3enc_float.c */
272
273 static av_cold void mdct_end(AC3MDCTContext *mdct);
274
275 static av_cold int mdct_init(AVCodecContext *avctx, AC3MDCTContext *mdct,
276                              int nbits);
277
278 static void apply_window(DSPContext *dsp, SampleType *output, const SampleType *input,
279                          const SampleType *window, unsigned int len);
280
281 static int normalize_samples(AC3EncodeContext *s);
282
283 static void scale_coefficients(AC3EncodeContext *s);
284
285
286 /**
287  * LUT for number of exponent groups.
288  * exponent_group_tab[coupling][exponent strategy-1][number of coefficients]
289  */
290 static uint8_t exponent_group_tab[2][3][256];
291
292
293 /**
294  * List of supported channel layouts.
295  */
296 static const int64_t ac3_channel_layouts[] = {
297      AV_CH_LAYOUT_MONO,
298      AV_CH_LAYOUT_STEREO,
299      AV_CH_LAYOUT_2_1,
300      AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
301      AV_CH_LAYOUT_2_2,
302      AV_CH_LAYOUT_QUAD,
303      AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
304      AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
305      AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
306     (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
307     (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
308     (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
309     (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
310     (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
311     (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
312     (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
313      AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
314      AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
315      0
316 };
317
318
319 /**
320  * LUT to select the bandwidth code based on the bit rate, sample rate, and
321  * number of full-bandwidth channels.
322  * bandwidth_tab[fbw_channels-1][sample rate code][bit rate code]
323  */
324 static const uint8_t ac3_bandwidth_tab[5][3][19] = {
325 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
326
327     { {  0,  0,  0, 12, 16, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
328       {  0,  0,  0, 16, 20, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
329       {  0,  0,  0, 32, 40, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
330
331     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
332       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 24, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
333       {  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 44, 52, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
334
335     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 24, 32, 40, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
336       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 20, 28, 36, 44, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
337       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 40, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
338
339     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
340       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
341       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 32, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
342
343     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  8, 20, 32, 40, 48, 48, 48, 48 },
344       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 36, 44, 56, 56, 56, 56 },
345       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 28, 44, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } }
346 };
347
348
349 /**
350  * LUT to select the coupling start band based on the bit rate, sample rate, and
351  * number of full-bandwidth channels. -1 = coupling off
352  * ac3_coupling_start_tab[channel_mode-2][sample rate code][bit rate code]
353  *
354  * TODO: more testing for optimal parameters.
355  *       multi-channel tests at 44.1kHz and 32kHz.
356  */
357 static const int8_t ac3_coupling_start_tab[6][3][19] = {
358 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
359
360     // 2/0
361     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  1,  7,  8, 11, 12, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
362       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  3,  5,  7, 10, 12, 13, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
363       {  0,  0,  0,  0,  1,  2,  2,  9, 13, 15, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
364
365     // 3/0
366     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
367       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
368       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
369
370     // 2/1 - untested
371     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
372       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
373       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
374
375     // 3/1
376     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
377       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
378       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
379
380     // 2/2 - untested
381     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
382       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
383       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
384
385     // 3/2
386     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
387       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
388       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
389 };
390
391
392 /**
393  * Adjust the frame size to make the average bit rate match the target bit rate.
394  * This is only needed for 11025, 22050, and 44100 sample rates or any E-AC-3.
395  */
396 static void adjust_frame_size(AC3EncodeContext *s)
397 {
398     while (s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
399         s->bits_written    -= s->bit_rate;
400         s->samples_written -= s->sample_rate;
401     }
402     s->frame_size = s->frame_size_min +
403                     2 * (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
404     s->bits_written    += s->frame_size * 8;
405     s->samples_written += AC3_FRAME_SIZE;
406 }
407
408
409 /**
410  * Deinterleave input samples.
411  * Channels are reordered from Libav's default order to AC-3 order.
412  */
413 static void deinterleave_input_samples(AC3EncodeContext *s,
414                                        const SampleType *samples)
415 {
416     int ch, i;
417
418     /* deinterleave and remap input samples */
419     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
420         const SampleType *sptr;
421         int sinc;
422
423         /* copy last 256 samples of previous frame to the start of the current frame */
424         memcpy(&s->planar_samples[ch][0], &s->planar_samples[ch][AC3_FRAME_SIZE],
425                AC3_BLOCK_SIZE * sizeof(s->planar_samples[0][0]));
426
427         /* deinterleave */
428         sinc = s->channels;
429         sptr = samples + s->channel_map[ch];
430         for (i = AC3_BLOCK_SIZE; i < AC3_FRAME_SIZE+AC3_BLOCK_SIZE; i++) {
431             s->planar_samples[ch][i] = *sptr;
432             sptr += sinc;
433         }
434     }
435 }
436
437
438 /**
439  * Apply the MDCT to input samples to generate frequency coefficients.
440  * This applies the KBD window and normalizes the input to reduce precision
441  * loss due to fixed-point calculations.
442  */
443 static void apply_mdct(AC3EncodeContext *s)
444 {
445     int blk, ch;
446
447     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
448         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
449             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
450             const SampleType *input_samples = &s->planar_samples[ch][blk * AC3_BLOCK_SIZE];
451
452             apply_window(&s->dsp, s->windowed_samples, input_samples, s->mdct.window, AC3_WINDOW_SIZE);
453
454             block->coeff_shift[ch+1] = normalize_samples(s);
455
456             s->mdct.fft.mdct_calcw(&s->mdct.fft, block->mdct_coef[ch+1],
457                                    s->windowed_samples);
458         }
459     }
460 }
461
462
463 static void compute_coupling_strategy(AC3EncodeContext *s)
464 {
465     int blk, ch;
466     int got_cpl_snr;
467
468     /* set coupling use flags for each block/channel */
469     /* TODO: turn coupling on/off and adjust start band based on bit usage */
470     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
471         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
472         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
473             block->channel_in_cpl[ch] = s->cpl_on;
474     }
475
476     /* enable coupling for each block if at least 2 channels have coupling
477        enabled for that block */
478     got_cpl_snr = 0;
479     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
480         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
481         block->num_cpl_channels = 0;
482         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
483             block->num_cpl_channels += block->channel_in_cpl[ch];
484         block->cpl_in_use = block->num_cpl_channels > 1;
485         if (!block->cpl_in_use) {
486             block->num_cpl_channels = 0;
487             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
488                 block->channel_in_cpl[ch] = 0;
489         }
490
491         block->new_cpl_strategy = !blk;
492         if (blk) {
493             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
494                 if (block->channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
495                     block->new_cpl_strategy = 1;
496                     break;
497                 }
498             }
499         }
500         block->new_cpl_leak = block->new_cpl_strategy;
501
502         if (!blk || (block->cpl_in_use && !got_cpl_snr)) {
503             block->new_snr_offsets = 1;
504             if (block->cpl_in_use)
505                 got_cpl_snr = 1;
506         } else {
507             block->new_snr_offsets = 0;
508         }
509     }
510
511     /* set bandwidth for each channel */
512     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
513         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
514         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
515             if (block->channel_in_cpl[ch])
516                 block->end_freq[ch] = s->start_freq[CPL_CH];
517             else
518                 block->end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
519         }
520     }
521 }
522
523
524 /**
525  * Calculate a single coupling coordinate.
526  */
527 static inline float calc_cpl_coord(float energy_ch, float energy_cpl)
528 {
529     float coord = 0.125;
530     if (energy_cpl > 0)
531         coord *= sqrtf(energy_ch / energy_cpl);
532     return coord;
533 }
534
535
536 /**
537  * Calculate coupling channel and coupling coordinates.
538  * TODO: Currently this is only used for the floating-point encoder. I was
539  *       able to make it work for the fixed-point encoder, but quality was
540  *       generally lower in most cases than not using coupling. If a more
541  *       adaptive coupling strategy were to be implemented it might be useful
542  *       at that time to use coupling for the fixed-point encoder as well.
543  */
544 static void apply_channel_coupling(AC3EncodeContext *s)
545 {
546 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
547     LOCAL_ALIGNED_16(float,   cpl_coords,       [AC3_MAX_BLOCKS], [AC3_MAX_CHANNELS][16]);
548     LOCAL_ALIGNED_16(int32_t, fixed_cpl_coords, [AC3_MAX_BLOCKS], [AC3_MAX_CHANNELS][16]);
549     int blk, ch, bnd, i, j;
550     CoefSumType energy[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][16] = {{{0}}};
551     int num_cpl_coefs = s->num_cpl_subbands * 12;
552
553     memset(cpl_coords,       0, AC3_MAX_BLOCKS * sizeof(*cpl_coords));
554     memset(fixed_cpl_coords, 0, AC3_MAX_BLOCKS * sizeof(*fixed_cpl_coords));
555
556     /* calculate coupling channel from fbw channels */
557     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
558         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
559         CoefType *cpl_coef = &block->mdct_coef[CPL_CH][s->start_freq[CPL_CH]];
560         if (!block->cpl_in_use)
561             continue;
562         memset(cpl_coef-1, 0, (num_cpl_coefs+4) * sizeof(*cpl_coef));
563         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
564             CoefType *ch_coef = &block->mdct_coef[ch][s->start_freq[CPL_CH]];
565             if (!block->channel_in_cpl[ch])
566                 continue;
567             for (i = 0; i < num_cpl_coefs; i++)
568                 cpl_coef[i] += ch_coef[i];
569         }
570         /* note: coupling start bin % 4 will always be 1 and num_cpl_coefs
571                  will always be a multiple of 12, so we need to subtract 1 from
572                  the start and add 4 to the length when using optimized
573                  functions which require 16-byte alignment. */
574
575         /* coefficients must be clipped to +/- 1.0 in order to be encoded */
576         s->dsp.vector_clipf(cpl_coef-1, cpl_coef-1, -1.0f, 1.0f, num_cpl_coefs+4);
577
578         /* scale coupling coefficients from float to 24-bit fixed-point */
579         s->ac3dsp.float_to_fixed24(&block->fixed_coef[CPL_CH][s->start_freq[CPL_CH]-1],
580                                    cpl_coef-1, num_cpl_coefs+4);
581     }
582
583     /* calculate energy in each band in coupling channel and each fbw channel */
584     /* TODO: possibly use SIMD to speed up energy calculation */
585     bnd = 0;
586     i = s->start_freq[CPL_CH];
587     while (i < s->cpl_end_freq) {
588         int band_size = s->cpl_band_sizes[bnd];
589         for (ch = CPL_CH; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
590             for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
591                 AC3Block *block = &s->blocks[blk];
592                 if (!block->cpl_in_use || (ch > CPL_CH && !block->channel_in_cpl[ch]))
593                     continue;
594                 for (j = 0; j < band_size; j++) {
595                     CoefType v = block->mdct_coef[ch][i+j];
596                     MAC_COEF(energy[blk][ch][bnd], v, v);
597                 }
598             }
599         }
600         i += band_size;
601         bnd++;
602     }
603
604     /* determine which blocks to send new coupling coordinates for */
605     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
606         AC3Block *block  = &s->blocks[blk];
607         AC3Block *block0 = blk ? &s->blocks[blk-1] : NULL;
608         int new_coords = 0;
609         CoefSumType coord_diff[AC3_MAX_CHANNELS] = {0,};
610
611         if (block->cpl_in_use) {
612             /* calculate coupling coordinates for all blocks and calculate the
613                average difference between coordinates in successive blocks */
614             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
615                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
616                     continue;
617
618                 for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
619                     cpl_coords[blk][ch][bnd] = calc_cpl_coord(energy[blk][ch][bnd],
620                                                               energy[blk][CPL_CH][bnd]);
621                     if (blk > 0 && block0->cpl_in_use &&
622                         block0->channel_in_cpl[ch]) {
623                         coord_diff[ch] += fabs(cpl_coords[blk-1][ch][bnd] -
624                                                cpl_coords[blk  ][ch][bnd]);
625                     }
626                 }
627                 coord_diff[ch] /= s->num_cpl_bands;
628             }
629
630             /* send new coordinates if this is the first block, if previous
631              * block did not use coupling but this block does, the channels
632              * using coupling has changed from the previous block, or the
633              * coordinate difference from the last block for any channel is
634              * greater than a threshold value. */
635             if (blk == 0) {
636                 new_coords = 1;
637             } else if (!block0->cpl_in_use) {
638                 new_coords = 1;
639             } else {
640                 for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
641                     if (block->channel_in_cpl[ch] && !block0->channel_in_cpl[ch]) {
642                         new_coords = 1;
643                         break;
644                     }
645                 }
646                 if (!new_coords) {
647                     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
648                         if (block->channel_in_cpl[ch] && coord_diff[ch] > 0.04) {
649                             new_coords = 1;
650                             break;
651                         }
652                     }
653                 }
654             }
655         }
656         block->new_cpl_coords = new_coords;
657     }
658
659     /* calculate final coupling coordinates, taking into account reusing of
660        coordinates in successive blocks */
661     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
662         blk = 0;
663         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
664             int blk1;
665             CoefSumType energy_cpl;
666             AC3Block *block  = &s->blocks[blk];
667
668             if (!block->cpl_in_use) {
669                 blk++;
670                 continue;
671             }
672
673             energy_cpl = energy[blk][CPL_CH][bnd];
674             blk1 = blk+1;
675             while (!s->blocks[blk1].new_cpl_coords && blk1 < AC3_MAX_BLOCKS) {
676                 if (s->blocks[blk1].cpl_in_use)
677                     energy_cpl += energy[blk1][CPL_CH][bnd];
678                 blk1++;
679             }
680
681             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
682                 CoefType energy_ch;
683                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
684                     continue;
685                 energy_ch = energy[blk][ch][bnd];
686                 blk1 = blk+1;
687                 while (!s->blocks[blk1].new_cpl_coords && blk1 < AC3_MAX_BLOCKS) {
688                     if (s->blocks[blk1].cpl_in_use)
689                         energy_ch += energy[blk1][ch][bnd];
690                     blk1++;
691                 }
692                 cpl_coords[blk][ch][bnd] = calc_cpl_coord(energy_ch, energy_cpl);
693             }
694             blk = blk1;
695         }
696     }
697
698     /* calculate exponents/mantissas for coupling coordinates */
699     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
700         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
701         if (!block->cpl_in_use || !block->new_cpl_coords)
702             continue;
703
704         s->ac3dsp.float_to_fixed24(fixed_cpl_coords[blk][1],
705                                    cpl_coords[blk][1],
706                                    s->fbw_channels * 16);
707         s->ac3dsp.extract_exponents(block->cpl_coord_exp[1],
708                                     fixed_cpl_coords[blk][1],
709                                     s->fbw_channels * 16);
710
711         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
712             int bnd, min_exp, max_exp, master_exp;
713
714             /* determine master exponent */
715             min_exp = max_exp = block->cpl_coord_exp[ch][0];
716             for (bnd = 1; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
717                 int exp = block->cpl_coord_exp[ch][bnd];
718                 min_exp = FFMIN(exp, min_exp);
719                 max_exp = FFMAX(exp, max_exp);
720             }
721             master_exp = ((max_exp - 15) + 2) / 3;
722             master_exp = FFMAX(master_exp, 0);
723             while (min_exp < master_exp * 3)
724                 master_exp--;
725             for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
726                 block->cpl_coord_exp[ch][bnd] = av_clip(block->cpl_coord_exp[ch][bnd] -
727                                                         master_exp * 3, 0, 15);
728             }
729             block->cpl_master_exp[ch] = master_exp;
730
731             /* quantize mantissas */
732             for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
733                 int cpl_exp  = block->cpl_coord_exp[ch][bnd];
734                 int cpl_mant = (fixed_cpl_coords[blk][ch][bnd] << (5 + cpl_exp + master_exp * 3)) >> 24;
735                 if (cpl_exp == 15)
736                     cpl_mant >>= 1;
737                 else
738                     cpl_mant -= 16;
739
740                 block->cpl_coord_mant[ch][bnd] = cpl_mant;
741             }
742         }
743     }
744
745     if (s->eac3) {
746         /* set first cpl coords */
747         int first_cpl_coords[AC3_MAX_CHANNELS];
748         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
749             first_cpl_coords[ch] = 1;
750         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
751             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
752             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
753                 if (block->channel_in_cpl[ch]) {
754                     if (first_cpl_coords[ch]) {
755                         block->new_cpl_coords = 2;
756                         first_cpl_coords[ch]  = 0;
757                     }
758                 } else {
759                     first_cpl_coords[ch] = 1;
760                 }
761             }
762         }
763
764         /* set first cpl leak */
765         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
766             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
767             if (block->cpl_in_use) {
768                 block->new_cpl_leak = 2;
769                 break;
770             }
771         }
772     }
773 #endif /* CONFIG_AC3ENC_FLOAT */
774 }
775
776
777 /**
778  * Determine rematrixing flags for each block and band.
779  */
780 static void compute_rematrixing_strategy(AC3EncodeContext *s)
781 {
782     int nb_coefs;
783     int blk, bnd, i;
784     AC3Block *block, *block0;
785
786     if (s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO)
787         return;
788
789     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
790         block = &s->blocks[blk];
791         block->new_rematrixing_strategy = !blk;
792
793         if (!s->rematrixing_enabled) {
794             block0 = block;
795             continue;
796         }
797
798         block->num_rematrixing_bands = 4;
799         if (block->cpl_in_use) {
800             block->num_rematrixing_bands -= (s->start_freq[CPL_CH] <= 61);
801             block->num_rematrixing_bands -= (s->start_freq[CPL_CH] == 37);
802             if (blk && block->num_rematrixing_bands != block0->num_rematrixing_bands)
803                 block->new_rematrixing_strategy = 1;
804         }
805         nb_coefs = FFMIN(block->end_freq[1], block->end_freq[2]);
806
807         for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++) {
808             /* calculate calculate sum of squared coeffs for one band in one block */
809             int start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
810             int end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
811             CoefSumType sum[4] = {0,};
812             for (i = start; i < end; i++) {
813                 CoefType lt = block->mdct_coef[1][i];
814                 CoefType rt = block->mdct_coef[2][i];
815                 CoefType md = lt + rt;
816                 CoefType sd = lt - rt;
817                 MAC_COEF(sum[0], lt, lt);
818                 MAC_COEF(sum[1], rt, rt);
819                 MAC_COEF(sum[2], md, md);
820                 MAC_COEF(sum[3], sd, sd);
821             }
822
823             /* compare sums to determine if rematrixing will be used for this band */
824             if (FFMIN(sum[2], sum[3]) < FFMIN(sum[0], sum[1]))
825                 block->rematrixing_flags[bnd] = 1;
826             else
827                 block->rematrixing_flags[bnd] = 0;
828
829             /* determine if new rematrixing flags will be sent */
830             if (blk &&
831                 block->rematrixing_flags[bnd] != block0->rematrixing_flags[bnd]) {
832                 block->new_rematrixing_strategy = 1;
833             }
834         }
835         block0 = block;
836     }
837 }
838
839
840 /**
841  * Apply stereo rematrixing to coefficients based on rematrixing flags.
842  */
843 static void apply_rematrixing(AC3EncodeContext *s)
844 {
845     int nb_coefs;
846     int blk, bnd, i;
847     int start, end;
848     uint8_t *flags;
849
850     if (!s->rematrixing_enabled)
851         return;
852
853     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
854         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
855         if (block->new_rematrixing_strategy)
856             flags = block->rematrixing_flags;
857         nb_coefs = FFMIN(block->end_freq[1], block->end_freq[2]);
858         for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++) {
859             if (flags[bnd]) {
860                 start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
861                 end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
862                 for (i = start; i < end; i++) {
863                     int32_t lt = block->fixed_coef[1][i];
864                     int32_t rt = block->fixed_coef[2][i];
865                     block->fixed_coef[1][i] = (lt + rt) >> 1;
866                     block->fixed_coef[2][i] = (lt - rt) >> 1;
867                 }
868             }
869         }
870     }
871 }
872
873
874 /**
875  * Initialize exponent tables.
876  */
877 static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
878 {
879     int expstr, i, grpsize;
880
881     for (expstr = EXP_D15-1; expstr <= EXP_D45-1; expstr++) {
882         grpsize = 3 << expstr;
883         for (i = 12; i < 256; i++) {
884             exponent_group_tab[0][expstr][i] = (i + grpsize - 4) / grpsize;
885             exponent_group_tab[1][expstr][i] = (i              ) / grpsize;
886         }
887     }
888     /* LFE */
889     exponent_group_tab[0][0][7] = 2;
890 }
891
892
893 /**
894  * Extract exponents from the MDCT coefficients.
895  * This takes into account the normalization that was done to the input samples
896  * by adjusting the exponents by the exponent shift values.
897  */
898 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
899 {
900     int ch        = !s->cpl_on;
901     int chan_size = AC3_MAX_COEFS * AC3_MAX_BLOCKS * (s->channels - ch + 1);
902     AC3Block *block = &s->blocks[0];
903
904     s->ac3dsp.extract_exponents(block->exp[ch], block->fixed_coef[ch], chan_size);
905 }
906
907
908 /**
909  * Exponent Difference Threshold.
910  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
911  */
912 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 500
913
914
915 /**
916  * Calculate exponent strategies for all channels.
917  * Array arrangement is reversed to simplify the per-channel calculation.
918  */
919 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
920 {
921     int ch, blk, blk1;
922
923     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
924         uint8_t *exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
925         uint8_t *exp          = s->blocks[0].exp[ch];
926         int exp_diff;
927
928         /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
929            reused in the next frame */
930         exp_strategy[0] = EXP_NEW;
931         exp += AC3_MAX_COEFS;
932         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++, exp += AC3_MAX_COEFS) {
933             if ((ch == CPL_CH && (!s->blocks[blk].cpl_in_use || !s->blocks[blk-1].cpl_in_use)) ||
934                 (ch  > CPL_CH && (s->blocks[blk].channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]))) {
935                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
936                 continue;
937             }
938             exp_diff = s->dsp.sad[0](NULL, exp, exp - AC3_MAX_COEFS, 16, 16);
939             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
940             if (ch == CPL_CH && exp_diff > (EXP_DIFF_THRESHOLD * (s->blocks[blk].end_freq[ch] - s->start_freq[ch]) / AC3_MAX_COEFS))
941                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
942             else if (ch > CPL_CH && exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
943                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
944         }
945
946         /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
947            recoded, we use a coarse encoding */
948         blk = 0;
949         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
950             blk1 = blk + 1;
951             while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
952                 blk1++;
953             switch (blk1 - blk) {
954             case 1:  exp_strategy[blk] = EXP_D45; break;
955             case 2:
956             case 3:  exp_strategy[blk] = EXP_D25; break;
957             default: exp_strategy[blk] = EXP_D15; break;
958             }
959             blk = blk1;
960         }
961     }
962     if (s->lfe_on) {
963         ch = s->lfe_channel;
964         s->exp_strategy[ch][0] = EXP_D15;
965         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
966             s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
967     }
968 }
969
970
971 /**
972  * Update the exponents so that they are the ones the decoder will decode.
973  */
974 static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp, int nb_exps, int exp_strategy,
975                                     int cpl)
976 {
977     int nb_groups, i, k;
978
979     nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_exps] * 3;
980
981     /* for each group, compute the minimum exponent */
982     switch(exp_strategy) {
983     case EXP_D25:
984         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
985             uint8_t exp_min = exp[k];
986             if (exp[k+1] < exp_min)
987                 exp_min = exp[k+1];
988             exp[i-cpl] = exp_min;
989             k += 2;
990         }
991         break;
992     case EXP_D45:
993         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
994             uint8_t exp_min = exp[k];
995             if (exp[k+1] < exp_min)
996                 exp_min = exp[k+1];
997             if (exp[k+2] < exp_min)
998                 exp_min = exp[k+2];
999             if (exp[k+3] < exp_min)
1000                 exp_min = exp[k+3];
1001             exp[i-cpl] = exp_min;
1002             k += 4;
1003         }
1004         break;
1005     }
1006
1007     /* constraint for DC exponent */
1008     if (!cpl && exp[0] > 15)
1009         exp[0] = 15;
1010
1011     /* decrease the delta between each groups to within 2 so that they can be
1012        differentially encoded */
1013     for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
1014         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i-1] + 2);
1015     i--;
1016     while (--i >= 0)
1017         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i+1] + 2);
1018
1019     if (cpl)
1020         exp[-1] = exp[0] & ~1;
1021
1022     /* now we have the exponent values the decoder will see */
1023     switch (exp_strategy) {
1024     case EXP_D25:
1025         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 2)-cpl; i > 0; i--) {
1026             uint8_t exp1 = exp[i-cpl];
1027             exp[k--] = exp1;
1028             exp[k--] = exp1;
1029         }
1030         break;
1031     case EXP_D45:
1032         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 4)-cpl; i > 0; i--) {
1033             exp[k] = exp[k-1] = exp[k-2] = exp[k-3] = exp[i-cpl];
1034             k -= 4;
1035         }
1036         break;
1037     }
1038 }
1039
1040
1041 /**
1042  * Encode exponents from original extracted form to what the decoder will see.
1043  * This copies and groups exponents based on exponent strategy and reduces
1044  * deltas between adjacent exponent groups so that they can be differentially
1045  * encoded.
1046  */
1047 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
1048 {
1049     int blk, blk1, ch, cpl;
1050     uint8_t *exp, *exp_strategy;
1051     int nb_coefs, num_reuse_blocks;
1052
1053     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++) {
1054         exp          = s->blocks[0].exp[ch] + s->start_freq[ch];
1055         exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
1056
1057         cpl = (ch == CPL_CH);
1058         blk = 0;
1059         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
1060             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1061             if (cpl && !block->cpl_in_use) {
1062                 exp += AC3_MAX_COEFS;
1063                 blk++;
1064                 continue;
1065             }
1066             nb_coefs = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
1067             blk1 = blk + 1;
1068
1069             /* count the number of EXP_REUSE blocks after the current block
1070                and set exponent reference block numbers */
1071             s->exp_ref_block[ch][blk] = blk;
1072             while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE) {
1073                 s->exp_ref_block[ch][blk1] = blk;
1074                 blk1++;
1075             }
1076             num_reuse_blocks = blk1 - blk - 1;
1077
1078             /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
1079             s->ac3dsp.ac3_exponent_min(exp-s->start_freq[ch], num_reuse_blocks,
1080                                        AC3_MAX_COEFS);
1081
1082             encode_exponents_blk_ch(exp, nb_coefs, exp_strategy[blk], cpl);
1083
1084             exp += AC3_MAX_COEFS * (num_reuse_blocks + 1);
1085             blk = blk1;
1086         }
1087     }
1088
1089     /* reference block numbers have been changed, so reset ref_bap_set */
1090     s->ref_bap_set = 0;
1091 }
1092
1093
1094 /**
1095  * Group exponents.
1096  * 3 delta-encoded exponents are in each 7-bit group. The number of groups
1097  * varies depending on exponent strategy and bandwidth.
1098  */
1099 static void group_exponents(AC3EncodeContext *s)
1100 {
1101     int blk, ch, i, cpl;
1102     int group_size, nb_groups, bit_count;
1103     uint8_t *p;
1104     int delta0, delta1, delta2;
1105     int exp0, exp1;
1106
1107     bit_count = 0;
1108     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1109         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1110         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1111             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
1112             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
1113                 continue;
1114             cpl = (ch == CPL_CH);
1115             group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
1116             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
1117             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
1118             p = block->exp[ch] + s->start_freq[ch] - cpl;
1119
1120             /* DC exponent */
1121             exp1 = *p++;
1122             block->grouped_exp[ch][0] = exp1;
1123
1124             /* remaining exponents are delta encoded */
1125             for (i = 1; i <= nb_groups; i++) {
1126                 /* merge three delta in one code */
1127                 exp0   = exp1;
1128                 exp1   = p[0];
1129                 p     += group_size;
1130                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
1131                 av_assert2(delta0 >= 0 && delta0 <= 4);
1132
1133                 exp0   = exp1;
1134                 exp1   = p[0];
1135                 p     += group_size;
1136                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
1137                 av_assert2(delta1 >= 0 && delta1 <= 4);
1138
1139                 exp0   = exp1;
1140                 exp1   = p[0];
1141                 p     += group_size;
1142                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
1143                 av_assert2(delta2 >= 0 && delta2 <= 4);
1144
1145                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
1146             }
1147         }
1148     }
1149
1150     s->exponent_bits = bit_count;
1151 }
1152
1153
1154 /**
1155  * Calculate final exponents from the supplied MDCT coefficients and exponent shift.
1156  * Extract exponents from MDCT coefficients, calculate exponent strategies,
1157  * and encode final exponents.
1158  */
1159 static void process_exponents(AC3EncodeContext *s)
1160 {
1161     extract_exponents(s);
1162
1163     compute_exp_strategy(s);
1164
1165     encode_exponents(s);
1166
1167     group_exponents(s);
1168
1169     emms_c();
1170 }
1171
1172
1173 /**
1174  * Count frame bits that are based solely on fixed parameters.
1175  * This only has to be run once when the encoder is initialized.
1176  */
1177 static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
1178 {
1179     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
1180     int blk;
1181     int frame_bits;
1182
1183     /* assumptions:
1184      *   no dynamic range codes
1185      *   bit allocation parameters do not change between blocks
1186      *   no delta bit allocation
1187      *   no skipped data
1188      *   no auxilliary data
1189      *   no E-AC-3 metadata
1190      */
1191
1192     /* header */
1193     frame_bits = 16; /* sync info */
1194     if (s->eac3) {
1195         /* bitstream info header */
1196         frame_bits += 35;
1197         frame_bits += 1 + 1 + 1;
1198         /* audio frame header */
1199         frame_bits += 2;
1200         frame_bits += 10;
1201         /* exponent strategy */
1202         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1203             frame_bits += 2 * s->fbw_channels + s->lfe_on;
1204         /* converter exponent strategy */
1205         frame_bits += s->fbw_channels * 5;
1206         /* snr offsets */
1207         frame_bits += 10;
1208         /* block start info */
1209         frame_bits++;
1210     } else {
1211         frame_bits += 49;
1212         frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
1213     }
1214
1215     /* audio blocks */
1216     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1217         if (!s->eac3) {
1218             /* block switch flags */
1219             frame_bits += s->fbw_channels;
1220
1221             /* dither flags */
1222             frame_bits += s->fbw_channels;
1223         }
1224
1225         /* dynamic range */
1226         frame_bits++;
1227
1228         /* spectral extension */
1229         if (s->eac3)
1230             frame_bits++;
1231
1232         if (!s->eac3) {
1233             /* exponent strategy */
1234             frame_bits += 2 * s->fbw_channels;
1235             if (s->lfe_on)
1236                 frame_bits++;
1237
1238             /* bit allocation params */
1239             frame_bits++;
1240             if (!blk)
1241                 frame_bits += 2 + 2 + 2 + 2 + 3;
1242         }
1243
1244         /* converter snr offset */
1245         if (s->eac3)
1246             frame_bits++;
1247
1248         if (!s->eac3) {
1249             /* delta bit allocation */
1250             frame_bits++;
1251
1252             /* skipped data */
1253             frame_bits++;
1254         }
1255     }
1256
1257     /* auxiliary data */
1258     frame_bits++;
1259
1260     /* CRC */
1261     frame_bits += 1 + 16;
1262
1263     s->frame_bits_fixed = frame_bits;
1264 }
1265
1266
1267 /**
1268  * Initialize bit allocation.
1269  * Set default parameter codes and calculate parameter values.
1270  */
1271 static void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
1272 {
1273     int ch;
1274
1275     /* init default parameters */
1276     s->slow_decay_code = 2;
1277     s->fast_decay_code = 1;
1278     s->slow_gain_code  = 1;
1279     s->db_per_bit_code = s->eac3 ? 2 : 3;
1280     s->floor_code      = 7;
1281     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++)
1282         s->fast_gain_code[ch] = 4;
1283
1284     /* initial snr offset */
1285     s->coarse_snr_offset = 40;
1286
1287     /* compute real values */
1288     /* currently none of these values change during encoding, so we can just
1289        set them once at initialization */
1290     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
1291     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
1292     s->bit_alloc.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
1293     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
1294     s->bit_alloc.floor      = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
1295     s->bit_alloc.cpl_fast_leak = 0;
1296     s->bit_alloc.cpl_slow_leak = 0;
1297
1298     count_frame_bits_fixed(s);
1299 }
1300
1301
1302 /**
1303  * Count the bits used to encode the frame, minus exponents and mantissas.
1304  * Bits based on fixed parameters have already been counted, so now we just
1305  * have to add the bits based on parameters that change during encoding.
1306  */
1307 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
1308 {
1309     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1310     int blk, ch;
1311     int frame_bits = 0;
1312
1313     /* header */
1314     if (s->eac3) {
1315         /* coupling */
1316         if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
1317             frame_bits++;
1318             for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1319                 AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1320                 frame_bits++;
1321                 if (block->new_cpl_strategy)
1322                     frame_bits++;
1323             }
1324         }
1325         /* coupling exponent strategy */
1326         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1327             frame_bits += 2 * s->blocks[blk].cpl_in_use;
1328     } else {
1329         if (opt->audio_production_info)
1330             frame_bits += 7;
1331         if (s->bitstream_id == 6) {
1332             if (opt->extended_bsi_1)
1333                 frame_bits += 14;
1334             if (opt->extended_bsi_2)
1335                 frame_bits += 14;
1336         }
1337     }
1338
1339     /* audio blocks */
1340     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1341         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1342
1343         /* coupling strategy */
1344         if (!s->eac3)
1345             frame_bits++;
1346         if (block->new_cpl_strategy) {
1347             if (!s->eac3)
1348                 frame_bits++;
1349             if (block->cpl_in_use) {
1350                 if (s->eac3)
1351                     frame_bits++;
1352                 if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO)
1353                     frame_bits += s->fbw_channels;
1354                 if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1355                     frame_bits++;
1356                 frame_bits += 4 + 4;
1357                 if (s->eac3)
1358                     frame_bits++;
1359                 else
1360                     frame_bits += s->num_cpl_subbands - 1;
1361             }
1362         }
1363
1364         /* coupling coordinates */
1365         if (block->cpl_in_use) {
1366             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1367                 if (block->channel_in_cpl[ch]) {
1368                     if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords != 2)
1369                         frame_bits++;
1370                     if (block->new_cpl_coords) {
1371                         frame_bits += 2;
1372                         frame_bits += (4 + 4) * s->num_cpl_bands;
1373                     }
1374                 }
1375             }
1376         }
1377
1378         /* stereo rematrixing */
1379         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1380             if (!s->eac3 || blk > 0)
1381                 frame_bits++;
1382             if (s->blocks[blk].new_rematrixing_strategy)
1383                 frame_bits += block->num_rematrixing_bands;
1384         }
1385
1386         /* bandwidth codes & gain range */
1387         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1388             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1389                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
1390                     frame_bits += 6;
1391                 frame_bits += 2;
1392             }
1393         }
1394
1395         /* coupling exponent strategy */
1396         if (!s->eac3 && block->cpl_in_use)
1397             frame_bits += 2;
1398
1399         /* snr offsets and fast gain codes */
1400         if (!s->eac3) {
1401             frame_bits++;
1402             if (block->new_snr_offsets)
1403                 frame_bits += 6 + (s->channels + block->cpl_in_use) * (4 + 3);
1404         }
1405
1406         /* coupling leak info */
1407         if (block->cpl_in_use) {
1408             if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
1409                 frame_bits++;
1410             if (block->new_cpl_leak)
1411                 frame_bits += 3 + 3;
1412         }
1413     }
1414
1415     s->frame_bits = s->frame_bits_fixed + frame_bits;
1416 }
1417
1418
1419 /**
1420  * Calculate masking curve based on the final exponents.
1421  * Also calculate the power spectral densities to use in future calculations.
1422  */
1423 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
1424 {
1425     int blk, ch;
1426
1427     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1428         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1429         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1430             /* We only need psd and mask for calculating bap.
1431                Since we currently do not calculate bap when exponent
1432                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
1433             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1434                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], s->start_freq[ch],
1435                                           block->end_freq[ch], block->psd[ch],
1436                                           block->band_psd[ch]);
1437                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, block->band_psd[ch],
1438                                            s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
1439                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
1440                                            ch == s->lfe_channel,
1441                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
1442                                            block->mask[ch]);
1443             }
1444         }
1445     }
1446 }
1447
1448
1449 /**
1450  * Ensure that bap for each block and channel point to the current bap_buffer.
1451  * They may have been switched during the bit allocation search.
1452  */
1453 static void reset_block_bap(AC3EncodeContext *s)
1454 {
1455     int blk, ch;
1456     uint8_t *ref_bap;
1457
1458     if (s->ref_bap[0][0] == s->bap_buffer && s->ref_bap_set)
1459         return;
1460
1461     ref_bap = s->bap_buffer;
1462     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++) {
1463         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1464             s->ref_bap[ch][blk] = ref_bap + AC3_MAX_COEFS * s->exp_ref_block[ch][blk];
1465         ref_bap += AC3_MAX_COEFS * AC3_MAX_BLOCKS;
1466     }
1467     s->ref_bap_set = 1;
1468 }
1469
1470
1471 /**
1472  * Initialize mantissa counts.
1473  * These are set so that they are padded to the next whole group size when bits
1474  * are counted in compute_mantissa_size.
1475  */
1476 static void count_mantissa_bits_init(uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16])
1477 {
1478     int blk;
1479
1480     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1481         memset(mant_cnt[blk], 0, sizeof(mant_cnt[blk]));
1482         mant_cnt[blk][1] = mant_cnt[blk][2] = 2;
1483         mant_cnt[blk][4] = 1;
1484     }
1485 }
1486
1487
1488 /**
1489  * Update mantissa bit counts for all blocks in 1 channel in a given bandwidth
1490  * range.
1491  */
1492 static void count_mantissa_bits_update_ch(AC3EncodeContext *s, int ch,
1493                                           uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16],
1494                                           int start, int end)
1495 {
1496     int blk;
1497
1498     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1499         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1500         if (ch == CPL_CH && !block->cpl_in_use)
1501             continue;
1502         s->ac3dsp.update_bap_counts(mant_cnt[blk],
1503                                     s->ref_bap[ch][blk] + start,
1504                                     FFMIN(end, block->end_freq[ch]) - start);
1505     }
1506 }
1507
1508
1509 /**
1510  * Count the number of mantissa bits in the frame based on the bap values.
1511  */
1512 static int count_mantissa_bits(AC3EncodeContext *s)
1513 {
1514     int ch, max_end_freq;
1515     LOCAL_ALIGNED_16(uint16_t, mant_cnt, [AC3_MAX_BLOCKS], [16]);
1516
1517     count_mantissa_bits_init(mant_cnt);
1518
1519     max_end_freq = s->bandwidth_code * 3 + 73;
1520     for (ch = !s->cpl_enabled; ch <= s->channels; ch++)
1521         count_mantissa_bits_update_ch(s, ch, mant_cnt, s->start_freq[ch],
1522                                       max_end_freq);
1523
1524     return s->ac3dsp.compute_mantissa_size(mant_cnt);
1525 }
1526
1527
1528 /**
1529  * Run the bit allocation with a given SNR offset.
1530  * This calculates the bit allocation pointers that will be used to determine
1531  * the quantization of each mantissa.
1532  * @return the number of bits needed for mantissas if the given SNR offset is
1533  *         is used.
1534  */
1535 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
1536 {
1537     int blk, ch;
1538
1539     snr_offset = (snr_offset - 240) << 2;
1540
1541     reset_block_bap(s);
1542     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1543         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1544
1545         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1546             /* Currently the only bit allocation parameters which vary across
1547                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
1548                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
1549                whenever we reuse exponents. */
1550             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1551                 s->ac3dsp.bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch],
1552                                              s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
1553                                              snr_offset, s->bit_alloc.floor,
1554                                              ff_ac3_bap_tab, s->ref_bap[ch][blk]);
1555             }
1556         }
1557     }
1558     return count_mantissa_bits(s);
1559 }
1560
1561
1562 /**
1563  * Constant bitrate bit allocation search.
1564  * Find the largest SNR offset that will allow data to fit in the frame.
1565  */
1566 static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1567 {
1568     int ch;
1569     int bits_left;
1570     int snr_offset, snr_incr;
1571
1572     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
1573     if (bits_left < 0)
1574         return AVERROR(EINVAL);
1575
1576     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
1577
1578     /* if previous frame SNR offset was 1023, check if current frame can also
1579        use SNR offset of 1023. if so, skip the search. */
1580     if ((snr_offset | s->fine_snr_offset[1]) == 1023) {
1581         if (bit_alloc(s, 1023) <= bits_left)
1582             return 0;
1583     }
1584
1585     while (snr_offset >= 0 &&
1586            bit_alloc(s, snr_offset) > bits_left) {
1587         snr_offset -= 64;
1588     }
1589     if (snr_offset < 0)
1590         return AVERROR(EINVAL);
1591
1592     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1593     for (snr_incr = 64; snr_incr > 0; snr_incr >>= 2) {
1594         while (snr_offset + snr_incr <= 1023 &&
1595                bit_alloc(s, snr_offset + snr_incr) <= bits_left) {
1596             snr_offset += snr_incr;
1597             FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1598         }
1599     }
1600     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1601     reset_block_bap(s);
1602
1603     s->coarse_snr_offset = snr_offset >> 4;
1604     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++)
1605         s->fine_snr_offset[ch] = snr_offset & 0xF;
1606
1607     return 0;
1608 }
1609
1610
1611 /**
1612  * Downgrade exponent strategies to reduce the bits used by the exponents.
1613  * This is a fallback for when bit allocation fails with the normal exponent
1614  * strategies.  Each time this function is run it only downgrades the
1615  * strategy in 1 channel of 1 block.
1616  * @return non-zero if downgrade was unsuccessful
1617  */
1618 static int downgrade_exponents(AC3EncodeContext *s)
1619 {
1620     int ch, blk;
1621
1622     for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk >= 0; blk--) {
1623         for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1624             if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_D15) {
1625                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_D25;
1626                 return 0;
1627             }
1628         }
1629     }
1630     for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk >= 0; blk--) {
1631         for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1632             if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_D25) {
1633                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_D45;
1634                 return 0;
1635             }
1636         }
1637     }
1638     /* block 0 cannot reuse exponents, so only downgrade D45 to REUSE if
1639        the block number > 0 */
1640     for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk > 0; blk--) {
1641         for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1642             if (s->exp_strategy[ch][blk] > EXP_REUSE) {
1643                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
1644                 return 0;
1645             }
1646         }
1647     }
1648     return -1;
1649 }
1650
1651
1652 /**
1653  * Perform bit allocation search.
1654  * Finds the SNR offset value that maximizes quality and fits in the specified
1655  * frame size.  Output is the SNR offset and a set of bit allocation pointers
1656  * used to quantize the mantissas.
1657  */
1658 static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1659 {
1660     int ret;
1661
1662     count_frame_bits(s);
1663
1664     bit_alloc_masking(s);
1665
1666     ret = cbr_bit_allocation(s);
1667     while (ret) {
1668         /* fallback 1: disable channel coupling */
1669         if (s->cpl_on) {
1670             s->cpl_on = 0;
1671             compute_coupling_strategy(s);
1672             compute_rematrixing_strategy(s);
1673             apply_rematrixing(s);
1674             process_exponents(s);
1675             ret = compute_bit_allocation(s);
1676             continue;
1677         }
1678
1679         /* fallback 2: downgrade exponents */
1680         if (!downgrade_exponents(s)) {
1681             extract_exponents(s);
1682             encode_exponents(s);
1683             group_exponents(s);
1684             ret = compute_bit_allocation(s);
1685             continue;
1686         }
1687
1688         /* fallbacks were not enough... */
1689         break;
1690     }
1691
1692     return ret;
1693 }
1694
1695
1696 /**
1697  * Symmetric quantization on 'levels' levels.
1698  */
1699 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
1700 {
1701     int v = (((levels * c) >> (24 - e)) + levels) >> 1;
1702     av_assert2(v >= 0 && v < levels);
1703     return v;
1704 }
1705
1706
1707 /**
1708  * Asymmetric quantization on 2^qbits levels.
1709  */
1710 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
1711 {
1712     int lshift, m, v;
1713
1714     lshift = e + qbits - 24;
1715     if (lshift >= 0)
1716         v = c << lshift;
1717     else
1718         v = c >> (-lshift);
1719     /* rounding */
1720     v = (v + 1) >> 1;
1721     m = (1 << (qbits-1));
1722     if (v >= m)
1723         v = m - 1;
1724     av_assert2(v >= -m);
1725     return v & ((1 << qbits)-1);
1726 }
1727
1728
1729 /**
1730  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
1731  */
1732 static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3Mant *s, int32_t *fixed_coef,
1733                                       uint8_t *exp, uint8_t *bap,
1734                                       uint16_t *qmant, int start_freq,
1735                                       int end_freq)
1736 {
1737     int i;
1738
1739     for (i = start_freq; i < end_freq; i++) {
1740         int v;
1741         int c = fixed_coef[i];
1742         int e = exp[i];
1743         int b = bap[i];
1744         switch (b) {
1745         case 0:
1746             v = 0;
1747             break;
1748         case 1:
1749             v = sym_quant(c, e, 3);
1750             switch (s->mant1_cnt) {
1751             case 0:
1752                 s->qmant1_ptr = &qmant[i];
1753                 v = 9 * v;
1754                 s->mant1_cnt = 1;
1755                 break;
1756             case 1:
1757                 *s->qmant1_ptr += 3 * v;
1758                 s->mant1_cnt = 2;
1759                 v = 128;
1760                 break;
1761             default:
1762                 *s->qmant1_ptr += v;
1763                 s->mant1_cnt = 0;
1764                 v = 128;
1765                 break;
1766             }
1767             break;
1768         case 2:
1769             v = sym_quant(c, e, 5);
1770             switch (s->mant2_cnt) {
1771             case 0:
1772                 s->qmant2_ptr = &qmant[i];
1773                 v = 25 * v;
1774                 s->mant2_cnt = 1;
1775                 break;
1776             case 1:
1777                 *s->qmant2_ptr += 5 * v;
1778                 s->mant2_cnt = 2;
1779                 v = 128;
1780                 break;
1781             default:
1782                 *s->qmant2_ptr += v;
1783                 s->mant2_cnt = 0;
1784                 v = 128;
1785                 break;
1786             }
1787             break;
1788         case 3:
1789             v = sym_quant(c, e, 7);
1790             break;
1791         case 4:
1792             v = sym_quant(c, e, 11);
1793             switch (s->mant4_cnt) {
1794             case 0:
1795                 s->qmant4_ptr = &qmant[i];
1796                 v = 11 * v;
1797                 s->mant4_cnt = 1;
1798                 break;
1799             default:
1800                 *s->qmant4_ptr += v;
1801                 s->mant4_cnt = 0;
1802                 v = 128;
1803                 break;
1804             }
1805             break;
1806         case 5:
1807             v = sym_quant(c, e, 15);
1808             break;
1809         case 14:
1810             v = asym_quant(c, e, 14);
1811             break;
1812         case 15:
1813             v = asym_quant(c, e, 16);
1814             break;
1815         default:
1816             v = asym_quant(c, e, b - 1);
1817             break;
1818         }
1819         qmant[i] = v;
1820     }
1821 }
1822
1823
1824 /**
1825  * Quantize mantissas using coefficients, exponents, and bit allocation pointers.
1826  */
1827 static void quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
1828 {
1829     int blk, ch, ch0=0, got_cpl;
1830
1831     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1832         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1833         AC3Mant m = { 0 };
1834
1835         got_cpl = !block->cpl_in_use;
1836         for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1837             if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1838                 ch0     = ch - 1;
1839                 ch      = CPL_CH;
1840                 got_cpl = 1;
1841             }
1842             quantize_mantissas_blk_ch(&m, block->fixed_coef[ch],
1843                                       s->blocks[s->exp_ref_block[ch][blk]].exp[ch],
1844                                       s->ref_bap[ch][blk], block->qmant[ch],
1845                                       s->start_freq[ch], block->end_freq[ch]);
1846             if (ch == CPL_CH)
1847                 ch = ch0;
1848         }
1849     }
1850 }
1851
1852
1853 /**
1854  * Write the AC-3 frame header to the output bitstream.
1855  */
1856 static void ac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1857 {
1858     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1859
1860     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
1861     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
1862     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
1863     put_bits(&s->pb, 6,  s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min) / 2);
1864     put_bits(&s->pb, 5,  s->bitstream_id);
1865     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
1866     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
1867     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
1868         put_bits(&s->pb, 2, s->center_mix_level);
1869     if (s->channel_mode & 0x04)
1870         put_bits(&s->pb, 2, s->surround_mix_level);
1871     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1872         put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_mode);
1873     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
1874     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);
1875     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
1876     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
1877     put_bits(&s->pb, 1, opt->audio_production_info);
1878     if (opt->audio_production_info) {
1879         put_bits(&s->pb, 5, opt->mixing_level - 80);
1880         put_bits(&s->pb, 2, opt->room_type);
1881     }
1882     put_bits(&s->pb, 1, opt->copyright);
1883     put_bits(&s->pb, 1, opt->original);
1884     if (s->bitstream_id == 6) {
1885         /* alternate bit stream syntax */
1886         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_1);
1887         if (opt->extended_bsi_1) {
1888             put_bits(&s->pb, 2, opt->preferred_stereo_downmix);
1889             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_center_mix_level);
1890             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_surround_mix_level);
1891             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_center_mix_level);
1892             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_surround_mix_level);
1893         }
1894         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_2);
1895         if (opt->extended_bsi_2) {
1896             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_ex_mode);
1897             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_headphone_mode);
1898             put_bits(&s->pb, 1, opt->ad_converter_type);
1899             put_bits(&s->pb, 9, 0);     /* xbsi2 and encinfo : reserved */
1900         }
1901     } else {
1902     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
1903     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
1904     }
1905     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
1906 }
1907
1908
1909 /**
1910  * Write the E-AC-3 frame header to the output bitstream.
1911  */
1912 static void eac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1913 {
1914     int blk, ch;
1915     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1916
1917     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);                   /* sync word */
1918
1919     /* BSI header */
1920     put_bits(&s->pb,  2, 0);                        /* stream type = independent */
1921     put_bits(&s->pb,  3, 0);                        /* substream id = 0 */
1922     put_bits(&s->pb, 11, (s->frame_size / 2) - 1);  /* frame size */
1923     if (s->bit_alloc.sr_shift) {
1924         put_bits(&s->pb, 2, 0x3);                   /* fscod2 */
1925         put_bits(&s->pb, 2, s->bit_alloc.sr_code);  /* sample rate code */
1926     } else {
1927         put_bits(&s->pb, 2, s->bit_alloc.sr_code);  /* sample rate code */
1928         put_bits(&s->pb, 2, 0x3);                   /* number of blocks = 6 */
1929     }
1930     put_bits(&s->pb, 3, s->channel_mode);           /* audio coding mode */
1931     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on);                 /* LFE channel indicator */
1932     put_bits(&s->pb, 5, s->bitstream_id);           /* bitstream id (EAC3=16) */
1933     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);      /* dialogue normalization level */
1934     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no compression gain */
1935     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no mixing metadata */
1936     /* TODO: mixing metadata */
1937     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no info metadata */
1938     /* TODO: info metadata */
1939     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no additional bit stream info */
1940
1941     /* frame header */
1942     put_bits(&s->pb, 1, 1);                         /* exponent strategy syntax = each block */
1943     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* aht enabled = no */
1944     put_bits(&s->pb, 2, 0);                         /* snr offset strategy = 1 */
1945     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* transient pre-noise processing enabled = no */
1946     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* block switch syntax enabled = no */
1947     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* dither flag syntax enabled = no */
1948     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* bit allocation model syntax enabled = no */
1949     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* fast gain codes enabled = no */
1950     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* dba syntax enabled = no */
1951     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* skip field syntax enabled = no */
1952     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* spx enabled = no */
1953     /* coupling strategy use flags */
1954     if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
1955         put_bits(&s->pb, 1, s->blocks[0].cpl_in_use);
1956         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1957             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1958             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
1959             if (block->new_cpl_strategy)
1960                 put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
1961         }
1962     }
1963     /* exponent strategy */
1964     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1965         for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1966             put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
1967     if (s->lfe_on) {
1968         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1969             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
1970     }
1971     /* E-AC-3 to AC-3 converter exponent strategy (unfortunately not optional...) */
1972     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1973         put_bits(&s->pb, 5, 0);
1974     /* snr offsets */
1975     put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
1976     put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[1]);
1977     /* block start info */
1978     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1979 }
1980
1981
1982 /**
1983  * Write one audio block to the output bitstream.
1984  */
1985 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int blk)
1986 {
1987     int ch, i, baie, bnd, got_cpl;
1988     int av_uninit(ch0);
1989     AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1990
1991     /* block switching */
1992     if (!s->eac3) {
1993         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1994             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1995     }
1996
1997     /* dither flags */
1998     if (!s->eac3) {
1999         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
2000             put_bits(&s->pb, 1, 1);
2001     }
2002
2003     /* dynamic range codes */
2004     put_bits(&s->pb, 1, 0);
2005
2006     /* spectral extension */
2007     if (s->eac3)
2008         put_bits(&s->pb, 1, 0);
2009
2010     /* channel coupling */
2011     if (!s->eac3)
2012         put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
2013     if (block->new_cpl_strategy) {
2014         if (!s->eac3)
2015             put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
2016         if (block->cpl_in_use) {
2017             int start_sub, end_sub;
2018             if (s->eac3)
2019                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* enhanced coupling */
2020             if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO) {
2021                 for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
2022                     put_bits(&s->pb, 1, block->channel_in_cpl[ch]);
2023             }
2024             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
2025                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* phase flags in use */
2026             start_sub = (s->start_freq[CPL_CH] - 37) / 12;
2027             end_sub   = (s->cpl_end_freq       - 37) / 12;
2028             put_bits(&s->pb, 4, start_sub);
2029             put_bits(&s->pb, 4, end_sub - 3);
2030             /* coupling band structure */
2031             if (s->eac3) {
2032                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* use default */
2033             } else {
2034                 for (bnd = start_sub+1; bnd < end_sub; bnd++)
2035                     put_bits(&s->pb, 1, ff_eac3_default_cpl_band_struct[bnd]);
2036             }
2037         }
2038     }
2039
2040     /* coupling coordinates */
2041     if (block->cpl_in_use) {
2042         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2043             if (block->channel_in_cpl[ch]) {
2044                 if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords != 2)
2045                     put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_coords);
2046                 if (block->new_cpl_coords) {
2047                     put_bits(&s->pb, 2, block->cpl_master_exp[ch]);
2048                     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
2049                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_exp [ch][bnd]);
2050                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_mant[ch][bnd]);
2051                     }
2052                 }
2053             }
2054         }
2055     }
2056
2057     /* stereo rematrixing */
2058     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
2059         if (!s->eac3 || blk > 0)
2060             put_bits(&s->pb, 1, block->new_rematrixing_strategy);
2061         if (block->new_rematrixing_strategy) {
2062             /* rematrixing flags */
2063             for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++)
2064                 put_bits(&s->pb, 1, block->rematrixing_flags[bnd]);
2065         }
2066     }
2067
2068     /* exponent strategy */
2069     if (!s->eac3) {
2070         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
2071             put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
2072         if (s->lfe_on)
2073             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
2074     }
2075
2076     /* bandwidth */
2077     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2078         if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE && !block->channel_in_cpl[ch])
2079             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code);
2080     }
2081
2082     /* exponents */
2083     for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
2084         int nb_groups;
2085         int cpl = (ch == CPL_CH);
2086
2087         if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE)
2088             continue;
2089
2090         /* DC exponent */
2091         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0] >> cpl);
2092
2093         /* exponent groups */
2094         nb_groups = exponent_group_tab[cpl][s->exp_strategy[ch][blk]-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
2095         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
2096             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
2097
2098         /* gain range info */
2099         if (ch != s->lfe_channel && !cpl)
2100             put_bits(&s->pb, 2, 0);
2101     }
2102
2103     /* bit allocation info */
2104     if (!s->eac3) {
2105         baie = (blk == 0);
2106         put_bits(&s->pb, 1, baie);
2107         if (baie) {
2108             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
2109             put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
2110             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
2111             put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
2112             put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
2113         }
2114     }
2115
2116     /* snr offset */
2117     if (!s->eac3) {
2118         put_bits(&s->pb, 1, block->new_snr_offsets);
2119         if (block->new_snr_offsets) {
2120             put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
2121             for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
2122                 put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
2123                 put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
2124             }
2125         }
2126     } else {
2127         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no converter snr offset */
2128     }
2129
2130     /* coupling leak */
2131     if (block->cpl_in_use) {
2132         if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
2133             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_leak);
2134         if (block->new_cpl_leak) {
2135             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_fast_leak);
2136             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_slow_leak);
2137         }
2138     }
2139
2140     if (!s->eac3) {
2141         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
2142         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
2143     }
2144
2145     /* mantissas */
2146     got_cpl = !block->cpl_in_use;
2147     for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
2148         int b, q;
2149
2150         if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
2151             ch0     = ch - 1;
2152             ch      = CPL_CH;
2153             got_cpl = 1;
2154         }
2155         for (i = s->start_freq[ch]; i < block->end_freq[ch]; i++) {
2156             q = block->qmant[ch][i];
2157             b = s->ref_bap[ch][blk][i];
2158             switch (b) {
2159             case 0:                                         break;
2160             case 1: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   5, q); break;
2161             case 2: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   7, q); break;
2162             case 3:               put_bits(&s->pb,   3, q); break;
2163             case 4: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   7, q); break;
2164             case 14:              put_bits(&s->pb,  14, q); break;
2165             case 15:              put_bits(&s->pb,  16, q); break;
2166             default:              put_bits(&s->pb, b-1, q); break;
2167             }
2168         }
2169         if (ch == CPL_CH)
2170             ch = ch0;
2171     }
2172 }
2173
2174
2175 /** CRC-16 Polynomial */
2176 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
2177
2178
2179 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
2180 {
2181     unsigned int c;
2182
2183     c = 0;
2184     while (a) {
2185         if (a & 1)
2186             c ^= b;
2187         a = a >> 1;
2188         b = b << 1;
2189         if (b & (1 << 16))
2190             b ^= poly;
2191     }
2192     return c;
2193 }
2194
2195
2196 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
2197 {
2198     unsigned int r;
2199     r = 1;
2200     while (n) {
2201         if (n & 1)
2202             r = mul_poly(r, a, poly);
2203         a = mul_poly(a, a, poly);
2204         n >>= 1;
2205     }
2206     return r;
2207 }
2208
2209
2210 /**
2211  * Fill the end of the frame with 0's and compute the two CRCs.
2212  */
2213 static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
2214 {
2215     const AVCRC *crc_ctx = av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI);
2216     int frame_size_58, pad_bytes, crc1, crc2_partial, crc2, crc_inv;
2217     uint8_t *frame;
2218
2219     frame_size_58 = ((s->frame_size >> 2) + (s->frame_size >> 4)) << 1;
2220
2221     /* pad the remainder of the frame with zeros */
2222     av_assert2(s->frame_size * 8 - put_bits_count(&s->pb) >= 18);
2223     flush_put_bits(&s->pb);
2224     frame = s->pb.buf;
2225     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
2226     av_assert2(pad_bytes >= 0);
2227     if (pad_bytes > 0)
2228         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
2229
2230     if (s->eac3) {
2231         /* compute crc2 */
2232         crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + 2, s->frame_size - 5);
2233     } else {
2234     /* compute crc1 */
2235     /* this is not so easy because it is at the beginning of the data... */
2236     crc1    = av_bswap16(av_crc(crc_ctx, 0, frame + 4, frame_size_58 - 4));
2237     crc_inv = s->crc_inv[s->frame_size > s->frame_size_min];
2238     crc1    = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
2239     AV_WB16(frame + 2, crc1);
2240
2241     /* compute crc2 */
2242     crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + frame_size_58,
2243                           s->frame_size - frame_size_58 - 3);
2244     }
2245     crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
2246     /* ensure crc2 does not match sync word by flipping crcrsv bit if needed */
2247     if (crc2 == 0x770B) {
2248         frame[s->frame_size - 3] ^= 0x1;
2249         crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
2250     }
2251     crc2 = av_bswap16(crc2);
2252     AV_WB16(frame + s->frame_size - 2, crc2);
2253 }
2254
2255
2256 /**
2257  * Write the frame to the output bitstream.
2258  */
2259 static void output_frame(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
2260 {
2261     int blk;
2262
2263     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
2264
2265     if (s->eac3)
2266         eac3_output_frame_header(s);
2267     else
2268         ac3_output_frame_header(s);
2269
2270     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
2271         output_audio_block(s, blk);
2272
2273     output_frame_end(s);
2274 }
2275
2276
2277 static void dprint_options(AVCodecContext *avctx)
2278 {
2279 #ifdef DEBUG
2280     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2281     AC3EncOptions *opt = &s->options;
2282     char strbuf[32];
2283
2284     switch (s->bitstream_id) {
2285     case  6:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (alt syntax)",       32); break;
2286     case  8:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (standard)",         32); break;
2287     case  9:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet half-rate)",   32); break;
2288     case 10:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet quater-rate)", 32); break;
2289     case 16:  av_strlcpy(strbuf, "E-AC-3 (enhanced)",       32); break;
2290     default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR");
2291     }
2292     av_dlog(avctx, "bitstream_id: %s (%d)\n", strbuf, s->bitstream_id);
2293     av_dlog(avctx, "sample_fmt: %s\n", av_get_sample_fmt_name(avctx->sample_fmt));
2294     av_get_channel_layout_string(strbuf, 32, s->channels, avctx->channel_layout);
2295     av_dlog(avctx, "channel_layout: %s\n", strbuf);
2296     av_dlog(avctx, "sample_rate: %d\n", s->sample_rate);
2297     av_dlog(avctx, "bit_rate: %d\n", s->bit_rate);
2298     if (s->cutoff)
2299         av_dlog(avctx, "cutoff: %d\n", s->cutoff);
2300
2301     av_dlog(avctx, "per_frame_metadata: %s\n",
2302             opt->allow_per_frame_metadata?"on":"off");
2303     if (s->has_center)
2304         av_dlog(avctx, "center_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->center_mix_level,
2305                 s->center_mix_level);
2306     else
2307         av_dlog(avctx, "center_mixlev: {not written}\n");
2308     if (s->has_surround)
2309         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->surround_mix_level,
2310                 s->surround_mix_level);
2311     else
2312         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: {not written}\n");
2313     if (opt->audio_production_info) {
2314         av_dlog(avctx, "mixing_level: %ddB\n", opt->mixing_level);
2315         switch (opt->room_type) {
2316         case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2317         case 1:  av_strlcpy(strbuf, "large", 32);        break;
2318         case 2:  av_strlcpy(strbuf, "small", 32);        break;
2319         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->room_type);
2320         }
2321         av_dlog(avctx, "room_type: %s\n", strbuf);
2322     } else {
2323         av_dlog(avctx, "mixing_level: {not written}\n");
2324         av_dlog(avctx, "room_type: {not written}\n");
2325     }
2326     av_dlog(avctx, "copyright: %s\n", opt->copyright?"on":"off");
2327     av_dlog(avctx, "dialnorm: %ddB\n", opt->dialogue_level);
2328     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
2329         switch (opt->dolby_surround_mode) {
2330         case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2331         case 1:  av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
2332         case 2:  av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
2333         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_mode);
2334         }
2335         av_dlog(avctx, "dsur_mode: %s\n", strbuf);
2336     } else {
2337         av_dlog(avctx, "dsur_mode: {not written}\n");
2338     }
2339     av_dlog(avctx, "original: %s\n", opt->original?"on":"off");
2340
2341     if (s->bitstream_id == 6) {
2342         if (opt->extended_bsi_1) {
2343             switch (opt->preferred_stereo_downmix) {
2344             case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2345             case 1:  av_strlcpy(strbuf, "ltrt", 32);         break;
2346             case 2:  av_strlcpy(strbuf, "loro", 32);         break;
2347             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->preferred_stereo_downmix);
2348             }
2349             av_dlog(avctx, "dmix_mode: %s\n", strbuf);
2350             av_dlog(avctx, "ltrt_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
2351                     opt->ltrt_center_mix_level, s->ltrt_center_mix_level);
2352             av_dlog(avctx, "ltrt_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
2353                     opt->ltrt_surround_mix_level, s->ltrt_surround_mix_level);
2354             av_dlog(avctx, "loro_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
2355                     opt->loro_center_mix_level, s->loro_center_mix_level);
2356             av_dlog(avctx, "loro_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
2357                     opt->loro_surround_mix_level, s->loro_surround_mix_level);
2358         } else {
2359             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 1: {not written}\n");
2360         }
2361         if (opt->extended_bsi_2) {
2362             switch (opt->dolby_surround_ex_mode) {
2363             case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2364             case 1:  av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
2365             case 2:  av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
2366             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_ex_mode);
2367             }
2368             av_dlog(avctx, "dsurex_mode: %s\n", strbuf);
2369             switch (opt->dolby_headphone_mode) {
2370             case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2371             case 1:  av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
2372             case 2:  av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
2373             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_headphone_mode);
2374             }
2375             av_dlog(avctx, "dheadphone_mode: %s\n", strbuf);
2376
2377             switch (opt->ad_converter_type) {
2378             case 0:  av_strlcpy(strbuf, "standard", 32); break;
2379             case 1:  av_strlcpy(strbuf, "hdcd", 32);     break;
2380             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->ad_converter_type);
2381             }
2382             av_dlog(avctx, "ad_conv_type: %s\n", strbuf);
2383         } else {
2384             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 2: {not written}\n");
2385         }
2386     }
2387 #endif
2388 }
2389
2390
2391 #define FLT_OPTION_THRESHOLD 0.01
2392
2393 static int validate_float_option(float v, const float *v_list, int v_list_size)
2394 {
2395     int i;
2396
2397     for (i = 0; i < v_list_size; i++) {
2398         if (v < (v_list[i] + FLT_OPTION_THRESHOLD) &&
2399             v > (v_list[i] - FLT_OPTION_THRESHOLD))
2400             break;
2401     }
2402     if (i == v_list_size)
2403         return -1;
2404
2405     return i;
2406 }
2407
2408
2409 static void validate_mix_level(void *log_ctx, const char *opt_name,
2410                                float *opt_param, const float *list,
2411                                int list_size, int default_value, int min_value,
2412                                int *ctx_param)
2413 {
2414     int mixlev = validate_float_option(*opt_param, list, list_size);
2415     if (mixlev < min_value) {
2416         mixlev = default_value;
2417         if (*opt_param >= 0.0) {
2418             av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "requested %s is not valid. using "
2419                    "default value: %0.3f\n", opt_name, list[mixlev]);
2420         }
2421     }
2422     *opt_param = list[mixlev];
2423     *ctx_param = mixlev;
2424 }
2425
2426
2427 /**
2428  * Validate metadata options as set by AVOption system.
2429  * These values can optionally be changed per-frame.
2430  */
2431 static int validate_metadata(AVCodecContext *avctx)
2432 {
2433     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2434     AC3EncOptions *opt = &s->options;
2435
2436     /* validate mixing levels */
2437     if (s->has_center) {
2438         validate_mix_level(avctx, "center_mix_level", &opt->center_mix_level,
2439                            cmixlev_options, CMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
2440                            &s->center_mix_level);
2441     }
2442     if (s->has_surround) {
2443         validate_mix_level(avctx, "surround_mix_level", &opt->surround_mix_level,
2444                            surmixlev_options, SURMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
2445                            &s->surround_mix_level);
2446     }
2447
2448     /* set audio production info flag */
2449     if (opt->mixing_level >= 0 || opt->room_type >= 0) {
2450         if (opt->mixing_level < 0) {
2451             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "mixing_level must be set if "
2452                    "room_type is set\n");
2453             return AVERROR(EINVAL);
2454         }
2455         if (opt->mixing_level < 80) {
2456             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mixing level. must be between "
2457                    "80dB and 111dB\n");
2458             return AVERROR(EINVAL);
2459         }
2460         /* default room type */
2461         if (opt->room_type < 0)
2462             opt->room_type = 0;
2463         opt->audio_production_info = 1;
2464     } else {
2465         opt->audio_production_info = 0;
2466     }
2467
2468     /* set extended bsi 1 flag */
2469     if ((s->has_center || s->has_surround) &&
2470         (opt->preferred_stereo_downmix >= 0 ||
2471          opt->ltrt_center_mix_level   >= 0 ||
2472          opt->ltrt_surround_mix_level >= 0 ||
2473          opt->loro_center_mix_level   >= 0 ||
2474          opt->loro_surround_mix_level >= 0)) {
2475         /* default preferred stereo downmix */
2476         if (opt->preferred_stereo_downmix < 0)
2477             opt->preferred_stereo_downmix = 0;
2478         /* validate Lt/Rt center mix level */
2479         validate_mix_level(avctx, "ltrt_center_mix_level",
2480                            &opt->ltrt_center_mix_level, extmixlev_options,
2481                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
2482                            &s->ltrt_center_mix_level);
2483         /* validate Lt/Rt surround mix level */
2484         validate_mix_level(avctx, "ltrt_surround_mix_level",
2485                            &opt->ltrt_surround_mix_level, extmixlev_options,
2486                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
2487                            &s->ltrt_surround_mix_level);
2488         /* validate Lo/Ro center mix level */
2489         validate_mix_level(avctx, "loro_center_mix_level",
2490                            &opt->loro_center_mix_level, extmixlev_options,
2491                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
2492                            &s->loro_center_mix_level);
2493         /* validate Lo/Ro surround mix level */
2494         validate_mix_level(avctx, "loro_surround_mix_level",
2495                            &opt->loro_surround_mix_level, extmixlev_options,
2496                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
2497                            &s->loro_surround_mix_level);
2498         opt->extended_bsi_1 = 1;
2499     } else {
2500         opt->extended_bsi_1 = 0;
2501     }
2502
2503     /* set extended bsi 2 flag */
2504     if (opt->dolby_surround_ex_mode >= 0 ||
2505         opt->dolby_headphone_mode   >= 0 ||
2506         opt->ad_converter_type      >= 0) {
2507         /* default dolby surround ex mode */
2508         if (opt->dolby_surround_ex_mode < 0)
2509             opt->dolby_surround_ex_mode = 0;
2510         /* default dolby headphone mode */
2511         if (opt->dolby_headphone_mode < 0)
2512             opt->dolby_headphone_mode = 0;
2513         /* default A/D converter type */
2514         if (opt->ad_converter_type < 0)
2515             opt->ad_converter_type = 0;
2516         opt->extended_bsi_2 = 1;
2517     } else {
2518         opt->extended_bsi_2 = 0;
2519     }
2520
2521     /* set bitstream id for alternate bitstream syntax */
2522     if (opt->extended_bsi_1 || opt->extended_bsi_2) {
2523         if (s->bitstream_id > 8 && s->bitstream_id < 11) {
2524             static int warn_once = 1;
2525             if (warn_once) {
2526                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "alternate bitstream syntax is "
2527                        "not compatible with reduced samplerates. writing of "
2528                        "extended bitstream information will be disabled.\n");
2529                 warn_once = 0;
2530             }
2531         } else {
2532             s->bitstream_id = 6;
2533         }
2534     }
2535
2536     return 0;
2537 }
2538
2539
2540 /**
2541  * Encode a single AC-3 frame.
2542  */
2543 static int ac3_encode_frame(AVCodecContext *avctx, unsigned char *frame,
2544                             int buf_size, void *data)
2545 {
2546     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2547     const SampleType *samples = data;
2548     int ret;
2549
2550     if (!s->eac3 && s->options.allow_per_frame_metadata) {
2551         ret = validate_metadata(avctx);
2552         if (ret)
2553             return ret;
2554     }
2555
2556     if (s->bit_alloc.sr_code == 1 || s->eac3)
2557         adjust_frame_size(s);
2558
2559     deinterleave_input_samples(s, samples);
2560
2561     apply_mdct(s);
2562
2563     scale_coefficients(s);
2564
2565     s->cpl_on = s->cpl_enabled;
2566     compute_coupling_strategy(s);
2567
2568     if (s->cpl_on)
2569         apply_channel_coupling(s);
2570
2571     compute_rematrixing_strategy(s);
2572
2573     apply_rematrixing(s);
2574
2575     process_exponents(s);
2576
2577     ret = compute_bit_allocation(s);
2578     if (ret) {
2579         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Bit allocation failed. Try increasing the bitrate.\n");
2580         return ret;
2581     }
2582
2583     quantize_mantissas(s);
2584
2585     output_frame(s, frame);
2586
2587     return s->frame_size;
2588 }
2589
2590
2591 /**
2592  * Finalize encoding and free any memory allocated by the encoder.
2593  */
2594 static av_cold int ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
2595 {
2596     int blk, ch;
2597     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2598
2599     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
2600         av_freep(&s->planar_samples[ch]);
2601     av_freep(&s->planar_samples);
2602     av_freep(&s->bap_buffer);
2603     av_freep(&s->bap1_buffer);
2604     av_freep(&s->mdct_coef_buffer);
2605     av_freep(&s->fixed_coef_buffer);
2606     av_freep(&s->exp_buffer);
2607     av_freep(&s->grouped_exp_buffer);
2608     av_freep(&s->psd_buffer);
2609     av_freep(&s->band_psd_buffer);
2610     av_freep(&s->mask_buffer);
2611     av_freep(&s->qmant_buffer);
2612     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2613         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2614         av_freep(&block->mdct_coef);
2615         av_freep(&block->fixed_coef);
2616         av_freep(&block->exp);
2617         av_freep(&block->grouped_exp);
2618         av_freep(&block->psd);
2619         av_freep(&block->band_psd);
2620         av_freep(&block->mask);
2621         av_freep(&block->qmant);
2622     }
2623
2624     mdct_end(&s->mdct);
2625
2626     av_freep(&avctx->coded_frame);
2627     return 0;
2628 }
2629
2630
2631 /**
2632  * Set channel information during initialization.
2633  */
2634 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
2635                                     int64_t *channel_layout)
2636 {
2637     int ch_layout;
2638
2639     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
2640         return AVERROR(EINVAL);
2641     if ((uint64_t)*channel_layout > 0x7FF)
2642         return AVERROR(EINVAL);
2643     ch_layout = *channel_layout;
2644     if (!ch_layout)
2645         ch_layout = avcodec_guess_channel_layout(channels, CODEC_ID_AC3, NULL);
2646
2647     s->lfe_on       = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
2648     s->channels     = channels;
2649     s->fbw_channels = channels - s->lfe_on;
2650     s->lfe_channel  = s->lfe_on ? s->fbw_channels + 1 : -1;
2651     if (s->lfe_on)
2652         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2653
2654     switch (ch_layout) {
2655     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
2656     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
2657     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
2658     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
2659     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
2660     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
2661     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
2662     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
2663     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
2664     default:
2665         return AVERROR(EINVAL);
2666     }
2667     s->has_center   = (s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO;
2668     s->has_surround =  s->channel_mode & 0x04;
2669
2670     s->channel_map  = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
2671     *channel_layout = ch_layout;
2672     if (s->lfe_on)
2673         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2674
2675     return 0;
2676 }
2677
2678
2679 static av_cold int validate_options(AVCodecContext *avctx, AC3EncodeContext *s)
2680 {
2681     int i, ret, max_sr;
2682
2683     /* validate channel layout */
2684     if (!avctx->channel_layout) {
2685         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
2686                                       "encoder will guess the layout, but it "
2687                                       "might be incorrect.\n");
2688     }
2689     ret = set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout);
2690     if (ret) {
2691         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
2692         return ret;
2693     }
2694
2695     /* validate sample rate */
2696     /* note: max_sr could be changed from 2 to 5 for E-AC-3 once we find a
2697              decoder that supports half sample rate so we can validate that
2698              the generated files are correct. */
2699     max_sr = s->eac3 ? 2 : 8;
2700     for (i = 0; i <= max_sr; i++) {
2701         if ((ff_ac3_sample_rate_tab[i % 3] >> (i / 3)) == avctx->sample_rate)
2702             break;
2703     }
2704     if (i > max_sr) {
2705         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
2706         return AVERROR(EINVAL);
2707     }
2708     s->sample_rate        = avctx->sample_rate;
2709     s->bit_alloc.sr_shift = i / 3;
2710     s->bit_alloc.sr_code  = i % 3;
2711     s->bitstream_id       = s->eac3 ? 16 : 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
2712
2713     /* validate bit rate */
2714     if (s->eac3) {
2715         int max_br, min_br, wpf, min_br_dist, min_br_code;
2716
2717         /* calculate min/max bitrate */
2718         max_br = 2048 * s->sample_rate / AC3_FRAME_SIZE * 16;
2719         min_br = ((s->sample_rate + (AC3_FRAME_SIZE-1)) / AC3_FRAME_SIZE) * 16;
2720         if (avctx->bit_rate < min_br || avctx->bit_rate > max_br) {
2721             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate. must be %d to %d "
2722                    "for this sample rate\n", min_br, max_br);
2723             return AVERROR(EINVAL);
2724         }
2725
2726         /* calculate words-per-frame for the selected bitrate */
2727         wpf = (avctx->bit_rate / 16) * AC3_FRAME_SIZE / s->sample_rate;
2728         av_assert1(wpf > 0 && wpf <= 2048);
2729
2730         /* find the closest AC-3 bitrate code to the selected bitrate.
2731            this is needed for lookup tables for bandwidth and coupling
2732            parameter selection */
2733         min_br_code = -1;
2734         min_br_dist = INT_MAX;
2735         for (i = 0; i < 19; i++) {
2736             int br_dist = abs(ff_ac3_bitrate_tab[i] * 1000 - avctx->bit_rate);
2737             if (br_dist < min_br_dist) {
2738                 min_br_dist = br_dist;
2739                 min_br_code = i;
2740             }
2741         }
2742
2743         /* make sure the minimum frame size is below the average frame size */
2744         s->frame_size_code = min_br_code << 1;
2745         while (wpf > 1 && wpf * s->sample_rate / AC3_FRAME_SIZE * 16 > avctx->bit_rate)
2746             wpf--;
2747         s->frame_size_min = 2 * wpf;
2748     } else {
2749         for (i = 0; i < 19; i++) {
2750             if ((ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift)*1000 == avctx->bit_rate)
2751                 break;
2752         }
2753         if (i == 19) {
2754             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate\n");
2755             return AVERROR(EINVAL);
2756         }
2757         s->frame_size_code = i << 1;
2758         s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
2759     }
2760     s->bit_rate   = avctx->bit_rate;
2761     s->frame_size = s->frame_size_min;
2762
2763     /* validate cutoff */
2764     if (avctx->cutoff < 0) {
2765         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid cutoff frequency\n");
2766         return AVERROR(EINVAL);
2767     }
2768     s->cutoff = avctx->cutoff;
2769     if (s->cutoff > (s->sample_rate >> 1))
2770         s->cutoff = s->sample_rate >> 1;
2771
2772     /* validate audio service type / channels combination */
2773     if ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE &&
2774          avctx->channels == 1) ||
2775         ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_COMMENTARY ||
2776           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_EMERGENCY  ||
2777           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_VOICE_OVER)
2778          && avctx->channels > 1)) {
2779         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid audio service type for the "
2780                                     "specified number of channels\n");
2781         return AVERROR(EINVAL);
2782     }
2783
2784     if (!s->eac3) {
2785         ret = validate_metadata(avctx);
2786         if (ret)
2787             return ret;
2788     }
2789
2790     s->rematrixing_enabled = s->options.stereo_rematrixing &&
2791                              (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO);
2792
2793     s->cpl_enabled = s->options.channel_coupling &&
2794                      s->channel_mode >= AC3_CHMODE_STEREO &&
2795                      CONFIG_AC3ENC_FLOAT;
2796
2797     return 0;
2798 }
2799
2800
2801 /**
2802  * Set bandwidth for all channels.
2803  * The user can optionally supply a cutoff frequency. Otherwise an appropriate
2804  * default value will be used.
2805  */
2806 static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s)
2807 {
2808     int blk, ch;
2809     int av_uninit(cpl_start);
2810
2811     if (s->cutoff) {
2812         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
2813         int fbw_coeffs;
2814         fbw_coeffs     = s->cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
2815         s->bandwidth_code = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
2816     } else {
2817         /* use default bandwidth setting */
2818         s->bandwidth_code = ac3_bandwidth_tab[s->fbw_channels-1][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2819     }
2820
2821     /* set number of coefficients for each channel */
2822     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2823         s->start_freq[ch] = 0;
2824         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
2825             s->blocks[blk].end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
2826     }
2827     /* LFE channel always has 7 coefs */
2828     if (s->lfe_on) {
2829         s->start_freq[s->lfe_channel] = 0;
2830         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
2831             s->blocks[blk].end_freq[ch] = 7;
2832     }
2833
2834     /* initialize coupling strategy */
2835     if (s->cpl_enabled) {
2836         if (s->options.cpl_start >= 0) {
2837             cpl_start = s->options.cpl_start;
2838         } else {
2839             cpl_start = ac3_coupling_start_tab[s->channel_mode-2][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2840             if (cpl_start < 0)
2841                 s->cpl_enabled = 0;
2842         }
2843     }
2844     if (s->cpl_enabled) {
2845         int i, cpl_start_band, cpl_end_band;
2846         uint8_t *cpl_band_sizes = s->cpl_band_sizes;
2847
2848         cpl_end_band   = s->bandwidth_code / 4 + 3;
2849         cpl_start_band = av_clip(cpl_start, 0, FFMIN(cpl_end_band-1, 15));
2850
2851         s->num_cpl_subbands = cpl_end_band - cpl_start_band;
2852
2853         s->num_cpl_bands = 1;
2854         *cpl_band_sizes  = 12;
2855         for (i = cpl_start_band + 1; i < cpl_end_band; i++) {
2856             if (ff_eac3_default_cpl_band_struct[i]) {
2857                 *cpl_band_sizes += 12;
2858             } else {
2859                 s->num_cpl_bands++;
2860                 cpl_band_sizes++;
2861                 *cpl_band_sizes = 12;
2862             }
2863         }
2864
2865         s->start_freq[CPL_CH] = cpl_start_band * 12 + 37;
2866         s->cpl_end_freq       = cpl_end_band   * 12 + 37;
2867         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
2868             s->blocks[blk].end_freq[CPL_CH] = s->cpl_end_freq;
2869     }
2870 }
2871
2872
2873 static av_cold int allocate_buffers(AVCodecContext *avctx)
2874 {
2875     int blk, ch;
2876     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2877     int channels = s->channels + 1; /* includes coupling channel */
2878
2879     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->planar_samples, s->channels * sizeof(*s->planar_samples),
2880                      alloc_fail);
2881     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
2882         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->planar_samples[ch],
2883                           (AC3_FRAME_SIZE+AC3_BLOCK_SIZE) * sizeof(**s->planar_samples),
2884                           alloc_fail);
2885     }
2886     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap_buffer,  AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2887                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->bap_buffer),  alloc_fail);
2888     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap1_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2889                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->bap1_buffer), alloc_fail);
2890     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->mdct_coef_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2891                       AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->mdct_coef_buffer), alloc_fail);
2892     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2893                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->exp_buffer), alloc_fail);
2894     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->grouped_exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2895                      128 * sizeof(*s->grouped_exp_buffer), alloc_fail);
2896     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->psd_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2897                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->psd_buffer), alloc_fail);
2898     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->band_psd_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2899                      64 * sizeof(*s->band_psd_buffer), alloc_fail);
2900     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mask_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2901                      64 * sizeof(*s->mask_buffer), alloc_fail);
2902     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->qmant_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2903                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->qmant_buffer), alloc_fail);
2904     if (s->cpl_enabled) {
2905         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2906                          16 * sizeof(*s->cpl_coord_exp_buffer), alloc_fail);
2907         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_mant_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2908                          16 * sizeof(*s->cpl_coord_mant_buffer), alloc_fail);
2909     }
2910     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2911         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2912         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mdct_coef, channels * sizeof(*block->mdct_coef),
2913                           alloc_fail);
2914         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->exp, channels * sizeof(*block->exp),
2915                           alloc_fail);
2916         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->grouped_exp, channels * sizeof(*block->grouped_exp),
2917                           alloc_fail);
2918         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->psd, channels * sizeof(*block->psd),
2919                           alloc_fail);
2920         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->band_psd, channels * sizeof(*block->band_psd),
2921                           alloc_fail);
2922         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mask, channels * sizeof(*block->mask),
2923                           alloc_fail);
2924         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->qmant, channels * sizeof(*block->qmant),
2925                           alloc_fail);
2926         if (s->cpl_enabled) {
2927             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_exp, channels * sizeof(*block->cpl_coord_exp),
2928                               alloc_fail);
2929             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_mant, channels * sizeof(*block->cpl_coord_mant),
2930                               alloc_fail);
2931         }
2932
2933         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
2934             /* arrangement: block, channel, coeff */
2935             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * channels + ch)];
2936             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2937             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * channels + ch)];
2938             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * channels + ch)];
2939             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2940             if (s->cpl_enabled) {
2941                 block->cpl_coord_exp[ch]  = &s->cpl_coord_exp_buffer [16  * (blk * channels + ch)];
2942                 block->cpl_coord_mant[ch] = &s->cpl_coord_mant_buffer[16  * (blk * channels + ch)];
2943             }
2944
2945             /* arrangement: channel, block, coeff */
2946             block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (AC3_MAX_BLOCKS * ch + blk)];
2947             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (AC3_MAX_BLOCKS * ch + blk)];
2948         }
2949     }
2950
2951     if (CONFIG_AC3ENC_FLOAT) {
2952         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->fixed_coef_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2953                           AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->fixed_coef_buffer), alloc_fail);
2954         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2955             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2956             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2957                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2958             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2959                 block->fixed_coef[ch] = &s->fixed_coef_buffer[AC3_MAX_COEFS * (AC3_MAX_BLOCKS * ch + blk)];
2960         }
2961     } else {
2962         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2963             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2964             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2965                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2966             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2967                 block->fixed_coef[ch] = (int32_t *)block->mdct_coef[ch];
2968         }
2969     }
2970
2971     return 0;
2972 alloc_fail:
2973     return AVERROR(ENOMEM);
2974 }
2975
2976
2977 /**
2978  * Initialize the encoder.
2979  */
2980 static av_cold int ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
2981 {
2982     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2983     int ret, frame_size_58;
2984
2985     s->eac3 = avctx->codec_id == CODEC_ID_EAC3;
2986
2987     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
2988
2989     ff_ac3_common_init();
2990
2991     ret = validate_options(avctx, s);
2992     if (ret)
2993         return ret;
2994
2995     s->bitstream_mode = avctx->audio_service_type;
2996     if (s->bitstream_mode == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE)
2997         s->bitstream_mode = 0x7;
2998
2999     s->bits_written    = 0;
3000     s->samples_written = 0;
3001
3002     /* calculate crc_inv for both possible frame sizes */
3003     frame_size_58 = (( s->frame_size    >> 2) + ( s->frame_size    >> 4)) << 1;
3004     s->crc_inv[0] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
3005     if (s->bit_alloc.sr_code == 1) {
3006         frame_size_58 = (((s->frame_size+2) >> 2) + ((s->frame_size+2) >> 4)) << 1;
3007         s->crc_inv[1] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
3008     }
3009
3010     set_bandwidth(s);
3011
3012     exponent_init(s);
3013
3014     bit_alloc_init(s);
3015
3016     ret = mdct_init(avctx, &s->mdct, 9);
3017     if (ret)
3018         goto init_fail;
3019
3020     ret = allocate_buffers(avctx);
3021     if (ret)
3022         goto init_fail;
3023
3024     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
3025
3026     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
3027     ff_ac3dsp_init(&s->ac3dsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
3028
3029     dprint_options(avctx);
3030
3031     return 0;
3032 init_fail:
3033     ac3_encode_close(avctx);
3034     return ret;
3035 }