optionally (use_lpc=2) support Cholesky factorization for finding the lpc coeficients
[ffmpeg.git] / libavcodec / ac3enc.c
1 /*
2  * The simplest AC3 encoder
3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard.
4  *
5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation; either
8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
9  *
10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * Lesser General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
18  */
19
20 /**
21  * @file ac3enc.c
22  * The simplest AC3 encoder.
23  */
24 //#define DEBUG
25 //#define DEBUG_BITALLOC
26 #include "avcodec.h"
27 #include "bitstream.h"
28 #include "crc.h"
29 #include "ac3.h"
30
31 typedef struct AC3EncodeContext {
32     PutBitContext pb;
33     int nb_channels;
34     int nb_all_channels;
35     int lfe_channel;
36     int bit_rate;
37     unsigned int sample_rate;
38     unsigned int bsid;
39     unsigned int frame_size_min; /* minimum frame size in case rounding is necessary */
40     unsigned int frame_size; /* current frame size in words */
41     unsigned int bits_written;
42     unsigned int samples_written;
43     int halfratecod;
44     unsigned int frmsizecod;
45     unsigned int fscod; /* frequency */
46     unsigned int acmod;
47     int lfe;
48     unsigned int bsmod;
49     short last_samples[AC3_MAX_CHANNELS][256];
50     unsigned int chbwcod[AC3_MAX_CHANNELS];
51     int nb_coefs[AC3_MAX_CHANNELS];
52
53     /* bitrate allocation control */
54     int sgaincod, sdecaycod, fdecaycod, dbkneecod, floorcod;
55     AC3BitAllocParameters bit_alloc;
56     int csnroffst;
57     int fgaincod[AC3_MAX_CHANNELS];
58     int fsnroffst[AC3_MAX_CHANNELS];
59     /* mantissa encoding */
60     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;
61 } AC3EncodeContext;
62
63 #include "ac3tab.h"
64
65 #define MDCT_NBITS 9
66 #define N         (1 << MDCT_NBITS)
67
68 /* new exponents are sent if their Norm 1 exceed this number */
69 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 1000
70
71 static void fft_init(int ln);
72
73 static inline int16_t fix15(float a)
74 {
75     int v;
76     v = (int)(a * (float)(1 << 15));
77     if (v < -32767)
78         v = -32767;
79     else if (v > 32767)
80         v = 32767;
81     return v;
82 }
83
84 static inline int calc_lowcomp1(int a, int b0, int b1)
85 {
86     if ((b0 + 256) == b1) {
87         a = 384 ;
88     } else if (b0 > b1) {
89         a = a - 64;
90         if (a < 0) a=0;
91     }
92     return a;
93 }
94
95 static inline int calc_lowcomp(int a, int b0, int b1, int bin)
96 {
97     if (bin < 7) {
98         if ((b0 + 256) == b1) {
99             a = 384 ;
100         } else if (b0 > b1) {
101             a = a - 64;
102             if (a < 0) a=0;
103         }
104     } else if (bin < 20) {
105         if ((b0 + 256) == b1) {
106             a = 320 ;
107         } else if (b0 > b1) {
108             a= a - 64;
109             if (a < 0) a=0;
110         }
111     } else {
112         a = a - 128;
113         if (a < 0) a=0;
114     }
115     return a;
116 }
117
118 /* AC3 bit allocation. The algorithm is the one described in the AC3
119    spec. */
120 void ac3_parametric_bit_allocation(AC3BitAllocParameters *s, uint8_t *bap,
121                                    int8_t *exp, int start, int end,
122                                    int snroffset, int fgain, int is_lfe,
123                                    int deltbae,int deltnseg,
124                                    uint8_t *deltoffst, uint8_t *deltlen, uint8_t *deltba)
125 {
126     int bin,i,j,k,end1,v,v1,bndstrt,bndend,lowcomp,begin;
127     int fastleak,slowleak,address,tmp;
128     int16_t psd[256]; /* scaled exponents */
129     int16_t bndpsd[50]; /* interpolated exponents */
130     int16_t excite[50]; /* excitation */
131     int16_t mask[50];   /* masking value */
132
133     /* exponent mapping to PSD */
134     for(bin=start;bin<end;bin++) {
135         psd[bin]=(3072 - (exp[bin] << 7));
136     }
137
138     /* PSD integration */
139     j=start;
140     k=masktab[start];
141     do {
142         v=psd[j];
143         j++;
144         end1=bndtab[k+1];
145         if (end1 > end) end1=end;
146         for(i=j;i<end1;i++) {
147             int c,adr;
148             /* logadd */
149             v1=psd[j];
150             c=v-v1;
151             if (c >= 0) {
152                 adr=c >> 1;
153                 if (adr > 255) adr=255;
154                 v=v + latab[adr];
155             } else {
156                 adr=(-c) >> 1;
157                 if (adr > 255) adr=255;
158                 v=v1 + latab[adr];
159             }
160             j++;
161         }
162         bndpsd[k]=v;
163         k++;
164     } while (end > bndtab[k]);
165
166     /* excitation function */
167     bndstrt = masktab[start];
168     bndend = masktab[end-1] + 1;
169
170     if (bndstrt == 0) {
171         lowcomp = 0;
172         lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, bndpsd[0], bndpsd[1]) ;
173         excite[0] = bndpsd[0] - fgain - lowcomp ;
174         lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, bndpsd[1], bndpsd[2]) ;
175         excite[1] = bndpsd[1] - fgain - lowcomp ;
176         begin = 7 ;
177         for (bin = 2; bin < 7; bin++) {
178             if (!(is_lfe && bin == 6))
179                 lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, bndpsd[bin], bndpsd[bin+1]) ;
180             fastleak = bndpsd[bin] - fgain ;
181             slowleak = bndpsd[bin] - s->sgain ;
182             excite[bin] = fastleak - lowcomp ;
183             if (!(is_lfe && bin == 6)) {
184                 if (bndpsd[bin] <= bndpsd[bin+1]) {
185                     begin = bin + 1 ;
186                     break ;
187                 }
188             }
189         }
190
191         end1=bndend;
192         if (end1 > 22) end1=22;
193
194         for (bin = begin; bin < end1; bin++) {
195             if (!(is_lfe && bin == 6))
196                 lowcomp = calc_lowcomp(lowcomp, bndpsd[bin], bndpsd[bin+1], bin) ;
197
198             fastleak -= s->fdecay ;
199             v = bndpsd[bin] - fgain;
200             if (fastleak < v) fastleak = v;
201
202             slowleak -= s->sdecay ;
203             v = bndpsd[bin] - s->sgain;
204             if (slowleak < v) slowleak = v;
205
206             v=fastleak - lowcomp;
207             if (slowleak > v) v=slowleak;
208
209             excite[bin] = v;
210         }
211         begin = 22;
212     } else {
213         /* coupling channel */
214         begin = bndstrt;
215
216         fastleak = (s->cplfleak << 8) + 768;
217         slowleak = (s->cplsleak << 8) + 768;
218     }
219
220     for (bin = begin; bin < bndend; bin++) {
221         fastleak -= s->fdecay ;
222         v = bndpsd[bin] - fgain;
223         if (fastleak < v) fastleak = v;
224         slowleak -= s->sdecay ;
225         v = bndpsd[bin] - s->sgain;
226         if (slowleak < v) slowleak = v;
227
228         v=fastleak;
229         if (slowleak > v) v = slowleak;
230         excite[bin] = v;
231     }
232
233     /* compute masking curve */
234
235     for (bin = bndstrt; bin < bndend; bin++) {
236         v1 = excite[bin];
237         tmp = s->dbknee - bndpsd[bin];
238         if (tmp > 0) {
239             v1 += tmp >> 2;
240         }
241         v=hth[bin >> s->halfratecod][s->fscod];
242         if (v1 > v) v=v1;
243         mask[bin] = v;
244     }
245
246     /* delta bit allocation */
247
248     if (deltbae == 0 || deltbae == 1) {
249         int band, seg, delta;
250         band = 0 ;
251         for (seg = 0; seg < deltnseg; seg++) {
252             band += deltoffst[seg] ;
253             if (deltba[seg] >= 4) {
254                 delta = (deltba[seg] - 3) << 7;
255             } else {
256                 delta = (deltba[seg] - 4) << 7;
257             }
258             for (k = 0; k < deltlen[seg]; k++) {
259                 mask[band] += delta ;
260                 band++ ;
261             }
262         }
263     }
264
265     /* compute bit allocation */
266
267     i = start ;
268     j = masktab[start] ;
269     do {
270         v=mask[j];
271         v -= snroffset ;
272         v -= s->floor ;
273         if (v < 0) v = 0;
274         v &= 0x1fe0 ;
275         v += s->floor ;
276
277         end1=bndtab[j] + bndsz[j];
278         if (end1 > end) end1=end;
279
280         for (k = i; k < end1; k++) {
281             address = (psd[i] - v) >> 5 ;
282             if (address < 0) address=0;
283             else if (address > 63) address=63;
284             bap[i] = baptab[address];
285             i++;
286         }
287     } while (end > bndtab[j++]) ;
288 }
289
290 typedef struct IComplex {
291     short re,im;
292 } IComplex;
293
294 static void fft_init(int ln)
295 {
296     int i, j, m, n;
297     float alpha;
298
299     n = 1 << ln;
300
301     for(i=0;i<(n/2);i++) {
302         alpha = 2 * M_PI * (float)i / (float)n;
303         costab[i] = fix15(cos(alpha));
304         sintab[i] = fix15(sin(alpha));
305     }
306
307     for(i=0;i<n;i++) {
308         m=0;
309         for(j=0;j<ln;j++) {
310             m |= ((i >> j) & 1) << (ln-j-1);
311         }
312         fft_rev[i]=m;
313     }
314 }
315
316 /* butter fly op */
317 #define BF(pre, pim, qre, qim, pre1, pim1, qre1, qim1) \
318 {\
319   int ax, ay, bx, by;\
320   bx=pre1;\
321   by=pim1;\
322   ax=qre1;\
323   ay=qim1;\
324   pre = (bx + ax) >> 1;\
325   pim = (by + ay) >> 1;\
326   qre = (bx - ax) >> 1;\
327   qim = (by - ay) >> 1;\
328 }
329
330 #define MUL16(a,b) ((a) * (b))
331
332 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
333 {\
334    pre = (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim)) >> 15;\
335    pim = (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim)) >> 15;\
336 }
337
338
339 /* do a 2^n point complex fft on 2^ln points. */
340 static void fft(IComplex *z, int ln)
341 {
342     int        j, l, np, np2;
343     int        nblocks, nloops;
344     register IComplex *p,*q;
345     int tmp_re, tmp_im;
346
347     np = 1 << ln;
348
349     /* reverse */
350     for(j=0;j<np;j++) {
351         int k;
352         IComplex tmp;
353         k = fft_rev[j];
354         if (k < j) {
355             tmp = z[k];
356             z[k] = z[j];
357             z[j] = tmp;
358         }
359     }
360
361     /* pass 0 */
362
363     p=&z[0];
364     j=(np >> 1);
365     do {
366         BF(p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im,
367            p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im);
368         p+=2;
369     } while (--j != 0);
370
371     /* pass 1 */
372
373     p=&z[0];
374     j=np >> 2;
375     do {
376         BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im,
377            p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
378         BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im,
379            p[1].re, p[1].im, p[3].im, -p[3].re);
380         p+=4;
381     } while (--j != 0);
382
383     /* pass 2 .. ln-1 */
384
385     nblocks = np >> 3;
386     nloops = 1 << 2;
387     np2 = np >> 1;
388     do {
389         p = z;
390         q = z + nloops;
391         for (j = 0; j < nblocks; ++j) {
392
393             BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
394                p->re, p->im, q->re, q->im);
395
396             p++;
397             q++;
398             for(l = nblocks; l < np2; l += nblocks) {
399                 CMUL(tmp_re, tmp_im, costab[l], -sintab[l], q->re, q->im);
400                 BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
401                    p->re, p->im, tmp_re, tmp_im);
402                 p++;
403                 q++;
404             }
405             p += nloops;
406             q += nloops;
407         }
408         nblocks = nblocks >> 1;
409         nloops = nloops << 1;
410     } while (nblocks != 0);
411 }
412
413 /* do a 512 point mdct */
414 static void mdct512(int32_t *out, int16_t *in)
415 {
416     int i, re, im, re1, im1;
417     int16_t rot[N];
418     IComplex x[N/4];
419
420     /* shift to simplify computations */
421     for(i=0;i<N/4;i++)
422         rot[i] = -in[i + 3*N/4];
423     for(i=N/4;i<N;i++)
424         rot[i] = in[i - N/4];
425
426     /* pre rotation */
427     for(i=0;i<N/4;i++) {
428         re = ((int)rot[2*i] - (int)rot[N-1-2*i]) >> 1;
429         im = -((int)rot[N/2+2*i] - (int)rot[N/2-1-2*i]) >> 1;
430         CMUL(x[i].re, x[i].im, re, im, -xcos1[i], xsin1[i]);
431     }
432
433     fft(x, MDCT_NBITS - 2);
434
435     /* post rotation */
436     for(i=0;i<N/4;i++) {
437         re = x[i].re;
438         im = x[i].im;
439         CMUL(re1, im1, re, im, xsin1[i], xcos1[i]);
440         out[2*i] = im1;
441         out[N/2-1-2*i] = re1;
442     }
443 }
444
445 /* XXX: use another norm ? */
446 static int calc_exp_diff(uint8_t *exp1, uint8_t *exp2, int n)
447 {
448     int sum, i;
449     sum = 0;
450     for(i=0;i<n;i++) {
451         sum += abs(exp1[i] - exp2[i]);
452     }
453     return sum;
454 }
455
456 static void compute_exp_strategy(uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
457                                  uint8_t exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
458                                  int ch, int is_lfe)
459 {
460     int i, j;
461     int exp_diff;
462
463     /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
464        reused in the next frame */
465     exp_strategy[0][ch] = EXP_NEW;
466     for(i=1;i<NB_BLOCKS;i++) {
467         exp_diff = calc_exp_diff(exp[i][ch], exp[i-1][ch], N/2);
468 #ifdef DEBUG
469         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "exp_diff=%d\n", exp_diff);
470 #endif
471         if (exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
472             exp_strategy[i][ch] = EXP_NEW;
473         else
474             exp_strategy[i][ch] = EXP_REUSE;
475     }
476     if (is_lfe)
477         return;
478
479     /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
480        recoded, we use a coarse encoding */
481     i = 0;
482     while (i < NB_BLOCKS) {
483         j = i + 1;
484         while (j < NB_BLOCKS && exp_strategy[j][ch] == EXP_REUSE)
485             j++;
486         switch(j - i) {
487         case 1:
488             exp_strategy[i][ch] = EXP_D45;
489             break;
490         case 2:
491         case 3:
492             exp_strategy[i][ch] = EXP_D25;
493             break;
494         default:
495             exp_strategy[i][ch] = EXP_D15;
496             break;
497         }
498         i = j;
499     }
500 }
501
502 /* set exp[i] to min(exp[i], exp1[i]) */
503 static void exponent_min(uint8_t exp[N/2], uint8_t exp1[N/2], int n)
504 {
505     int i;
506
507     for(i=0;i<n;i++) {
508         if (exp1[i] < exp[i])
509             exp[i] = exp1[i];
510     }
511 }
512
513 /* update the exponents so that they are the ones the decoder will
514    decode. Return the number of bits used to code the exponents */
515 static int encode_exp(uint8_t encoded_exp[N/2],
516                       uint8_t exp[N/2],
517                       int nb_exps,
518                       int exp_strategy)
519 {
520     int group_size, nb_groups, i, j, k, exp_min;
521     uint8_t exp1[N/2];
522
523     switch(exp_strategy) {
524     case EXP_D15:
525         group_size = 1;
526         break;
527     case EXP_D25:
528         group_size = 2;
529         break;
530     default:
531     case EXP_D45:
532         group_size = 4;
533         break;
534     }
535     nb_groups = ((nb_exps + (group_size * 3) - 4) / (3 * group_size)) * 3;
536
537     /* for each group, compute the minimum exponent */
538     exp1[0] = exp[0]; /* DC exponent is handled separately */
539     k = 1;
540     for(i=1;i<=nb_groups;i++) {
541         exp_min = exp[k];
542         assert(exp_min >= 0 && exp_min <= 24);
543         for(j=1;j<group_size;j++) {
544             if (exp[k+j] < exp_min)
545                 exp_min = exp[k+j];
546         }
547         exp1[i] = exp_min;
548         k += group_size;
549     }
550
551     /* constraint for DC exponent */
552     if (exp1[0] > 15)
553         exp1[0] = 15;
554
555     /* Decrease the delta between each groups to within 2
556      * so that they can be differentially encoded */
557     for (i=1;i<=nb_groups;i++)
558         exp1[i] = FFMIN(exp1[i], exp1[i-1] + 2);
559     for (i=nb_groups-1;i>=0;i--)
560         exp1[i] = FFMIN(exp1[i], exp1[i+1] + 2);
561
562     /* now we have the exponent values the decoder will see */
563     encoded_exp[0] = exp1[0];
564     k = 1;
565     for(i=1;i<=nb_groups;i++) {
566         for(j=0;j<group_size;j++) {
567             encoded_exp[k+j] = exp1[i];
568         }
569         k += group_size;
570     }
571
572 #if defined(DEBUG)
573     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "exponents: strategy=%d\n", exp_strategy);
574     for(i=0;i<=nb_groups * group_size;i++) {
575         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%d ", encoded_exp[i]);
576     }
577     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "\n");
578 #endif
579
580     return 4 + (nb_groups / 3) * 7;
581 }
582
583 /* return the size in bits taken by the mantissa */
584 static int compute_mantissa_size(AC3EncodeContext *s, uint8_t *m, int nb_coefs)
585 {
586     int bits, mant, i;
587
588     bits = 0;
589     for(i=0;i<nb_coefs;i++) {
590         mant = m[i];
591         switch(mant) {
592         case 0:
593             /* nothing */
594             break;
595         case 1:
596             /* 3 mantissa in 5 bits */
597             if (s->mant1_cnt == 0)
598                 bits += 5;
599             if (++s->mant1_cnt == 3)
600                 s->mant1_cnt = 0;
601             break;
602         case 2:
603             /* 3 mantissa in 7 bits */
604             if (s->mant2_cnt == 0)
605                 bits += 7;
606             if (++s->mant2_cnt == 3)
607                 s->mant2_cnt = 0;
608             break;
609         case 3:
610             bits += 3;
611             break;
612         case 4:
613             /* 2 mantissa in 7 bits */
614             if (s->mant4_cnt == 0)
615                 bits += 7;
616             if (++s->mant4_cnt == 2)
617                 s->mant4_cnt = 0;
618             break;
619         case 14:
620             bits += 14;
621             break;
622         case 15:
623             bits += 16;
624             break;
625         default:
626             bits += mant - 1;
627             break;
628         }
629     }
630     return bits;
631 }
632
633
634 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s,
635                      uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
636                      uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
637                      uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
638                      int frame_bits, int csnroffst, int fsnroffst)
639 {
640     int i, ch;
641
642     /* compute size */
643     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
644         s->mant1_cnt = 0;
645         s->mant2_cnt = 0;
646         s->mant4_cnt = 0;
647         for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
648             ac3_parametric_bit_allocation(&s->bit_alloc,
649                                           bap[i][ch], (int8_t *)encoded_exp[i][ch],
650                                           0, s->nb_coefs[ch],
651                                           (((csnroffst-15) << 4) +
652                                            fsnroffst) << 2,
653                                           fgaintab[s->fgaincod[ch]],
654                                           ch == s->lfe_channel,
655                                           2, 0, NULL, NULL, NULL);
656             frame_bits += compute_mantissa_size(s, bap[i][ch],
657                                                  s->nb_coefs[ch]);
658         }
659     }
660 #if 0
661     printf("csnr=%d fsnr=%d frame_bits=%d diff=%d\n",
662            csnroffst, fsnroffst, frame_bits,
663            16 * s->frame_size - ((frame_bits + 7) & ~7));
664 #endif
665     return 16 * s->frame_size - frame_bits;
666 }
667
668 #define SNR_INC1 4
669
670 static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s,
671                                   uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
672                                   uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
673                                   uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
674                                   int frame_bits)
675 {
676     int i, ch;
677     int csnroffst, fsnroffst;
678     uint8_t bap1[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
679     static int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
680
681     /* init default parameters */
682     s->sdecaycod = 2;
683     s->fdecaycod = 1;
684     s->sgaincod = 1;
685     s->dbkneecod = 2;
686     s->floorcod = 4;
687     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++)
688         s->fgaincod[ch] = 4;
689
690     /* compute real values */
691     s->bit_alloc.fscod = s->fscod;
692     s->bit_alloc.halfratecod = s->halfratecod;
693     s->bit_alloc.sdecay = sdecaytab[s->sdecaycod] >> s->halfratecod;
694     s->bit_alloc.fdecay = fdecaytab[s->fdecaycod] >> s->halfratecod;
695     s->bit_alloc.sgain = sgaintab[s->sgaincod];
696     s->bit_alloc.dbknee = dbkneetab[s->dbkneecod];
697     s->bit_alloc.floor = floortab[s->floorcod];
698
699     /* header size */
700     frame_bits += 65;
701     // if (s->acmod == 2)
702     //    frame_bits += 2;
703     frame_bits += frame_bits_inc[s->acmod];
704
705     /* audio blocks */
706     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
707         frame_bits += s->nb_channels * 2 + 2; /* blksw * c, dithflag * c, dynrnge, cplstre */
708         if (s->acmod == 2) {
709             frame_bits++; /* rematstr */
710             if(i==0) frame_bits += 4;
711         }
712         frame_bits += 2 * s->nb_channels; /* chexpstr[2] * c */
713         if (s->lfe)
714             frame_bits++; /* lfeexpstr */
715         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
716             if (exp_strategy[i][ch] != EXP_REUSE)
717                 frame_bits += 6 + 2; /* chbwcod[6], gainrng[2] */
718         }
719         frame_bits++; /* baie */
720         frame_bits++; /* snr */
721         frame_bits += 2; /* delta / skip */
722     }
723     frame_bits++; /* cplinu for block 0 */
724     /* bit alloc info */
725     /* sdcycod[2], fdcycod[2], sgaincod[2], dbpbcod[2], floorcod[3] */
726     /* csnroffset[6] */
727     /* (fsnoffset[4] + fgaincod[4]) * c */
728     frame_bits += 2*4 + 3 + 6 + s->nb_all_channels * (4 + 3);
729
730     /* auxdatae, crcrsv */
731     frame_bits += 2;
732
733     /* CRC */
734     frame_bits += 16;
735
736     /* now the big work begins : do the bit allocation. Modify the snr
737        offset until we can pack everything in the requested frame size */
738
739     csnroffst = s->csnroffst;
740     while (csnroffst >= 0 &&
741            bit_alloc(s, bap, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits, csnroffst, 0) < 0)
742         csnroffst -= SNR_INC1;
743     if (csnroffst < 0) {
744         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Bit allocation failed, try increasing the bitrate, -ab 384 for example!\n");
745         return -1;
746     }
747     while ((csnroffst + SNR_INC1) <= 63 &&
748            bit_alloc(s, bap1, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits,
749                      csnroffst + SNR_INC1, 0) >= 0) {
750         csnroffst += SNR_INC1;
751         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
752     }
753     while ((csnroffst + 1) <= 63 &&
754            bit_alloc(s, bap1, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits, csnroffst + 1, 0) >= 0) {
755         csnroffst++;
756         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
757     }
758
759     fsnroffst = 0;
760     while ((fsnroffst + SNR_INC1) <= 15 &&
761            bit_alloc(s, bap1, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits,
762                      csnroffst, fsnroffst + SNR_INC1) >= 0) {
763         fsnroffst += SNR_INC1;
764         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
765     }
766     while ((fsnroffst + 1) <= 15 &&
767            bit_alloc(s, bap1, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits,
768                      csnroffst, fsnroffst + 1) >= 0) {
769         fsnroffst++;
770         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
771     }
772
773     s->csnroffst = csnroffst;
774     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++)
775         s->fsnroffst[ch] = fsnroffst;
776 #if defined(DEBUG_BITALLOC)
777     {
778         int j;
779
780         for(i=0;i<6;i++) {
781             for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
782                 printf("Block #%d Ch%d:\n", i, ch);
783                 printf("bap=");
784                 for(j=0;j<s->nb_coefs[ch];j++) {
785                     printf("%d ",bap[i][ch][j]);
786                 }
787                 printf("\n");
788             }
789         }
790     }
791 #endif
792     return 0;
793 }
794
795 void ac3_common_init(void)
796 {
797     int i, j, k, l, v;
798     /* compute bndtab and masktab from bandsz */
799     k = 0;
800     l = 0;
801     for(i=0;i<50;i++) {
802         bndtab[i] = l;
803         v = bndsz[i];
804         for(j=0;j<v;j++) masktab[k++]=i;
805         l += v;
806     }
807     bndtab[50] = 0;
808 }
809
810
811 static int AC3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
812 {
813     int freq = avctx->sample_rate;
814     int bitrate = avctx->bit_rate;
815     int channels = avctx->channels;
816     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
817     int i, j, ch;
818     float alpha;
819     static const uint8_t acmod_defs[6] = {
820         0x01, /* C */
821         0x02, /* L R */
822         0x03, /* L C R */
823         0x06, /* L R SL SR */
824         0x07, /* L C R SL SR */
825         0x07, /* L C R SL SR (+LFE) */
826     };
827
828     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
829
830     /* number of channels */
831     if (channels < 1 || channels > 6)
832         return -1;
833     s->acmod = acmod_defs[channels - 1];
834     s->lfe = (channels == 6) ? 1 : 0;
835     s->nb_all_channels = channels;
836     s->nb_channels = channels > 5 ? 5 : channels;
837     s->lfe_channel = s->lfe ? 5 : -1;
838
839     /* frequency */
840     for(i=0;i<3;i++) {
841         for(j=0;j<3;j++)
842             if ((ac3_freqs[j] >> i) == freq)
843                 goto found;
844     }
845     return -1;
846  found:
847     s->sample_rate = freq;
848     s->halfratecod = i;
849     s->fscod = j;
850     s->bsid = 8 + s->halfratecod;
851     s->bsmod = 0; /* complete main audio service */
852
853     /* bitrate & frame size */
854     bitrate /= 1000;
855     for(i=0;i<19;i++) {
856         if ((ac3_bitratetab[i] >> s->halfratecod) == bitrate)
857             break;
858     }
859     if (i == 19)
860         return -1;
861     s->bit_rate = bitrate;
862     s->frmsizecod = i << 1;
863     s->frame_size_min = (bitrate * 1000 * AC3_FRAME_SIZE) / (freq * 16);
864     s->bits_written = 0;
865     s->samples_written = 0;
866     s->frame_size = s->frame_size_min;
867
868     /* bit allocation init */
869     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
870         /* bandwidth for each channel */
871         /* XXX: should compute the bandwidth according to the frame
872            size, so that we avoid anoying high freq artefacts */
873         s->chbwcod[ch] = 50; /* sample bandwidth as mpeg audio layer 2 table 0 */
874         s->nb_coefs[ch] = ((s->chbwcod[ch] + 12) * 3) + 37;
875     }
876     if (s->lfe) {
877         s->nb_coefs[s->lfe_channel] = 7; /* fixed */
878     }
879     /* initial snr offset */
880     s->csnroffst = 40;
881
882     ac3_common_init();
883
884     /* mdct init */
885     fft_init(MDCT_NBITS - 2);
886     for(i=0;i<N/4;i++) {
887         alpha = 2 * M_PI * (i + 1.0 / 8.0) / (float)N;
888         xcos1[i] = fix15(-cos(alpha));
889         xsin1[i] = fix15(-sin(alpha));
890     }
891
892     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
893     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
894
895     return 0;
896 }
897
898 /* output the AC3 frame header */
899 static void output_frame_header(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
900 {
901     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
902
903     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77); /* frame header */
904     put_bits(&s->pb, 16, 0); /* crc1: will be filled later */
905     put_bits(&s->pb, 2, s->fscod);
906     put_bits(&s->pb, 6, s->frmsizecod + (s->frame_size - s->frame_size_min));
907     put_bits(&s->pb, 5, s->bsid);
908     put_bits(&s->pb, 3, s->bsmod);
909     put_bits(&s->pb, 3, s->acmod);
910     if ((s->acmod & 0x01) && s->acmod != 0x01)
911         put_bits(&s->pb, 2, 1); /* XXX -4.5 dB */
912     if (s->acmod & 0x04)
913         put_bits(&s->pb, 2, 1); /* XXX -6 dB */
914     if (s->acmod == 0x02)
915         put_bits(&s->pb, 2, 0); /* surround not indicated */
916     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe); /* LFE */
917     put_bits(&s->pb, 5, 31); /* dialog norm: -31 db */
918     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no compression control word */
919     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no lang code */
920     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no audio production info */
921     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no copyright */
922     put_bits(&s->pb, 1, 1); /* original bitstream */
923     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no time code 1 */
924     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no time code 2 */
925     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no addtional bit stream info */
926 }
927
928 /* symetric quantization on 'levels' levels */
929 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
930 {
931     int v;
932
933     if (c >= 0) {
934         v = (levels * (c << e)) >> 24;
935         v = (v + 1) >> 1;
936         v = (levels >> 1) + v;
937     } else {
938         v = (levels * ((-c) << e)) >> 24;
939         v = (v + 1) >> 1;
940         v = (levels >> 1) - v;
941     }
942     assert (v >= 0 && v < levels);
943     return v;
944 }
945
946 /* asymetric quantization on 2^qbits levels */
947 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
948 {
949     int lshift, m, v;
950
951     lshift = e + qbits - 24;
952     if (lshift >= 0)
953         v = c << lshift;
954     else
955         v = c >> (-lshift);
956     /* rounding */
957     v = (v + 1) >> 1;
958     m = (1 << (qbits-1));
959     if (v >= m)
960         v = m - 1;
961     assert(v >= -m);
962     return v & ((1 << qbits)-1);
963 }
964
965 /* Output one audio block. There are NB_BLOCKS audio blocks in one AC3
966    frame */
967 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s,
968                                uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS],
969                                uint8_t encoded_exp[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
970                                uint8_t bap[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
971                                int32_t mdct_coefs[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
972                                int8_t global_exp[AC3_MAX_CHANNELS],
973                                int block_num)
974 {
975     int ch, nb_groups, group_size, i, baie, rbnd;
976     uint8_t *p;
977     uint16_t qmant[AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
978     int exp0, exp1;
979     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;
980     uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr;
981     int delta0, delta1, delta2;
982
983     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++)
984         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* 512 point MDCT */
985     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++)
986         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* no dither */
987     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no dynamic range */
988     if (block_num == 0) {
989         /* for block 0, even if no coupling, we must say it. This is a
990            waste of bit :-) */
991         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* coupling strategy present */
992         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no coupling strategy */
993     } else {
994         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no new coupling strategy */
995     }
996
997     if (s->acmod == 2)
998       {
999         if(block_num==0)
1000           {
1001             /* first block must define rematrixing (rematstr)  */
1002             put_bits(&s->pb, 1, 1);
1003
1004             /* dummy rematrixing rematflg(1:4)=0 */
1005             for (rbnd=0;rbnd<4;rbnd++)
1006               put_bits(&s->pb, 1, 0);
1007           }
1008         else
1009           {
1010             /* no matrixing (but should be used in the future) */
1011             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1012           }
1013       }
1014
1015 #if defined(DEBUG)
1016     {
1017       static int count = 0;
1018       av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Block #%d (%d)\n", block_num, count++);
1019     }
1020 #endif
1021     /* exponent strategy */
1022     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1023         put_bits(&s->pb, 2, exp_strategy[ch]);
1024     }
1025
1026     if (s->lfe) {
1027         put_bits(&s->pb, 1, exp_strategy[s->lfe_channel]);
1028     }
1029
1030     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1031         if (exp_strategy[ch] != EXP_REUSE)
1032             put_bits(&s->pb, 6, s->chbwcod[ch]);
1033     }
1034
1035     /* exponents */
1036     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
1037         switch(exp_strategy[ch]) {
1038         case EXP_REUSE:
1039             continue;
1040         case EXP_D15:
1041             group_size = 1;
1042             break;
1043         case EXP_D25:
1044             group_size = 2;
1045             break;
1046         default:
1047         case EXP_D45:
1048             group_size = 4;
1049             break;
1050         }
1051         nb_groups = (s->nb_coefs[ch] + (group_size * 3) - 4) / (3 * group_size);
1052         p = encoded_exp[ch];
1053
1054         /* first exponent */
1055         exp1 = *p++;
1056         put_bits(&s->pb, 4, exp1);
1057
1058         /* next ones are delta encoded */
1059         for(i=0;i<nb_groups;i++) {
1060             /* merge three delta in one code */
1061             exp0 = exp1;
1062             exp1 = p[0];
1063             p += group_size;
1064             delta0 = exp1 - exp0 + 2;
1065
1066             exp0 = exp1;
1067             exp1 = p[0];
1068             p += group_size;
1069             delta1 = exp1 - exp0 + 2;
1070
1071             exp0 = exp1;
1072             exp1 = p[0];
1073             p += group_size;
1074             delta2 = exp1 - exp0 + 2;
1075
1076             put_bits(&s->pb, 7, ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2);
1077         }
1078
1079         if (ch != s->lfe_channel)
1080             put_bits(&s->pb, 2, 0); /* no gain range info */
1081     }
1082
1083     /* bit allocation info */
1084     baie = (block_num == 0);
1085     put_bits(&s->pb, 1, baie);
1086     if (baie) {
1087         put_bits(&s->pb, 2, s->sdecaycod);
1088         put_bits(&s->pb, 2, s->fdecaycod);
1089         put_bits(&s->pb, 2, s->sgaincod);
1090         put_bits(&s->pb, 2, s->dbkneecod);
1091         put_bits(&s->pb, 3, s->floorcod);
1092     }
1093
1094     /* snr offset */
1095     put_bits(&s->pb, 1, baie); /* always present with bai */
1096     if (baie) {
1097         put_bits(&s->pb, 6, s->csnroffst);
1098         for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
1099             put_bits(&s->pb, 4, s->fsnroffst[ch]);
1100             put_bits(&s->pb, 3, s->fgaincod[ch]);
1101         }
1102     }
1103
1104     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
1105     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
1106
1107     /* mantissa encoding : we use two passes to handle the grouping. A
1108        one pass method may be faster, but it would necessitate to
1109        modify the output stream. */
1110
1111     /* first pass: quantize */
1112     mant1_cnt = mant2_cnt = mant4_cnt = 0;
1113     qmant1_ptr = qmant2_ptr = qmant4_ptr = NULL;
1114
1115     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
1116         int b, c, e, v;
1117
1118         for(i=0;i<s->nb_coefs[ch];i++) {
1119             c = mdct_coefs[ch][i];
1120             e = encoded_exp[ch][i] - global_exp[ch];
1121             b = bap[ch][i];
1122             switch(b) {
1123             case 0:
1124                 v = 0;
1125                 break;
1126             case 1:
1127                 v = sym_quant(c, e, 3);
1128                 switch(mant1_cnt) {
1129                 case 0:
1130                     qmant1_ptr = &qmant[ch][i];
1131                     v = 9 * v;
1132                     mant1_cnt = 1;
1133                     break;
1134                 case 1:
1135                     *qmant1_ptr += 3 * v;
1136                     mant1_cnt = 2;
1137                     v = 128;
1138                     break;
1139                 default:
1140                     *qmant1_ptr += v;
1141                     mant1_cnt = 0;
1142                     v = 128;
1143                     break;
1144                 }
1145                 break;
1146             case 2:
1147                 v = sym_quant(c, e, 5);
1148                 switch(mant2_cnt) {
1149                 case 0:
1150                     qmant2_ptr = &qmant[ch][i];
1151                     v = 25 * v;
1152                     mant2_cnt = 1;
1153                     break;
1154                 case 1:
1155                     *qmant2_ptr += 5 * v;
1156                     mant2_cnt = 2;
1157                     v = 128;
1158                     break;
1159                 default:
1160                     *qmant2_ptr += v;
1161                     mant2_cnt = 0;
1162                     v = 128;
1163                     break;
1164                 }
1165                 break;
1166             case 3:
1167                 v = sym_quant(c, e, 7);
1168                 break;
1169             case 4:
1170                 v = sym_quant(c, e, 11);
1171                 switch(mant4_cnt) {
1172                 case 0:
1173                     qmant4_ptr = &qmant[ch][i];
1174                     v = 11 * v;
1175                     mant4_cnt = 1;
1176                     break;
1177                 default:
1178                     *qmant4_ptr += v;
1179                     mant4_cnt = 0;
1180                     v = 128;
1181                     break;
1182                 }
1183                 break;
1184             case 5:
1185                 v = sym_quant(c, e, 15);
1186                 break;
1187             case 14:
1188                 v = asym_quant(c, e, 14);
1189                 break;
1190             case 15:
1191                 v = asym_quant(c, e, 16);
1192                 break;
1193             default:
1194                 v = asym_quant(c, e, b - 1);
1195                 break;
1196             }
1197             qmant[ch][i] = v;
1198         }
1199     }
1200
1201     /* second pass : output the values */
1202     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
1203         int b, q;
1204
1205         for(i=0;i<s->nb_coefs[ch];i++) {
1206             q = qmant[ch][i];
1207             b = bap[ch][i];
1208             switch(b) {
1209             case 0:
1210                 break;
1211             case 1:
1212                 if (q != 128)
1213                     put_bits(&s->pb, 5, q);
1214                 break;
1215             case 2:
1216                 if (q != 128)
1217                     put_bits(&s->pb, 7, q);
1218                 break;
1219             case 3:
1220                 put_bits(&s->pb, 3, q);
1221                 break;
1222             case 4:
1223                 if (q != 128)
1224                     put_bits(&s->pb, 7, q);
1225                 break;
1226             case 14:
1227                 put_bits(&s->pb, 14, q);
1228                 break;
1229             case 15:
1230                 put_bits(&s->pb, 16, q);
1231                 break;
1232             default:
1233                 put_bits(&s->pb, b - 1, q);
1234                 break;
1235             }
1236         }
1237     }
1238 }
1239
1240 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1241
1242 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1243 {
1244     unsigned int c;
1245
1246     c = 0;
1247     while (a) {
1248         if (a & 1)
1249             c ^= b;
1250         a = a >> 1;
1251         b = b << 1;
1252         if (b & (1 << 16))
1253             b ^= poly;
1254     }
1255     return c;
1256 }
1257
1258 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1259 {
1260     unsigned int r;
1261     r = 1;
1262     while (n) {
1263         if (n & 1)
1264             r = mul_poly(r, a, poly);
1265         a = mul_poly(a, a, poly);
1266         n >>= 1;
1267     }
1268     return r;
1269 }
1270
1271
1272 /* compute log2(max(abs(tab[]))) */
1273 static int log2_tab(int16_t *tab, int n)
1274 {
1275     int i, v;
1276
1277     v = 0;
1278     for(i=0;i<n;i++) {
1279         v |= abs(tab[i]);
1280     }
1281     return av_log2(v);
1282 }
1283
1284 static void lshift_tab(int16_t *tab, int n, int lshift)
1285 {
1286     int i;
1287
1288     if (lshift > 0) {
1289         for(i=0;i<n;i++) {
1290             tab[i] <<= lshift;
1291         }
1292     } else if (lshift < 0) {
1293         lshift = -lshift;
1294         for(i=0;i<n;i++) {
1295             tab[i] >>= lshift;
1296         }
1297     }
1298 }
1299
1300 /* fill the end of the frame and compute the two crcs */
1301 static int output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1302 {
1303     int frame_size, frame_size_58, n, crc1, crc2, crc_inv;
1304     uint8_t *frame;
1305
1306     frame_size = s->frame_size; /* frame size in words */
1307     /* align to 8 bits */
1308     flush_put_bits(&s->pb);
1309     /* add zero bytes to reach the frame size */
1310     frame = s->pb.buf;
1311     n = 2 * s->frame_size - (pbBufPtr(&s->pb) - frame) - 2;
1312     assert(n >= 0);
1313     if(n>0)
1314       memset(pbBufPtr(&s->pb), 0, n);
1315
1316     /* Now we must compute both crcs : this is not so easy for crc1
1317        because it is at the beginning of the data... */
1318     frame_size_58 = (frame_size >> 1) + (frame_size >> 3);
1319     crc1 = bswap_16(av_crc(av_crc8005, 0, frame + 4, 2 * frame_size_58 - 4));
1320     /* XXX: could precompute crc_inv */
1321     crc_inv = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (16 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
1322     crc1 = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1323     frame[2] = crc1 >> 8;
1324     frame[3] = crc1;
1325
1326     crc2 = bswap_16(av_crc(av_crc8005, 0, frame + 2 * frame_size_58, (frame_size - frame_size_58) * 2 - 2));
1327     frame[2*frame_size - 2] = crc2 >> 8;
1328     frame[2*frame_size - 1] = crc2;
1329
1330     //    printf("n=%d frame_size=%d\n", n, frame_size);
1331     return frame_size * 2;
1332 }
1333
1334 static int AC3_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
1335                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
1336 {
1337     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1338     int16_t *samples = data;
1339     int i, j, k, v, ch;
1340     int16_t input_samples[N];
1341     int32_t mdct_coef[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1342     uint8_t exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1343     uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS];
1344     uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1345     uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1346     int8_t exp_samples[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS];
1347     int frame_bits;
1348
1349     frame_bits = 0;
1350     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
1351         /* fixed mdct to the six sub blocks & exponent computation */
1352         for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
1353             int16_t *sptr;
1354             int sinc;
1355
1356             /* compute input samples */
1357             memcpy(input_samples, s->last_samples[ch], N/2 * sizeof(int16_t));
1358             sinc = s->nb_all_channels;
1359             sptr = samples + (sinc * (N/2) * i) + ch;
1360             for(j=0;j<N/2;j++) {
1361                 v = *sptr;
1362                 input_samples[j + N/2] = v;
1363                 s->last_samples[ch][j] = v;
1364                 sptr += sinc;
1365             }
1366
1367             /* apply the MDCT window */
1368             for(j=0;j<N/2;j++) {
1369                 input_samples[j] = MUL16(input_samples[j],
1370                                          ac3_window[j]) >> 15;
1371                 input_samples[N-j-1] = MUL16(input_samples[N-j-1],
1372                                              ac3_window[j]) >> 15;
1373             }
1374
1375             /* Normalize the samples to use the maximum available
1376                precision */
1377             v = 14 - log2_tab(input_samples, N);
1378             if (v < 0)
1379                 v = 0;
1380             exp_samples[i][ch] = v - 9;
1381             lshift_tab(input_samples, N, v);
1382
1383             /* do the MDCT */
1384             mdct512(mdct_coef[i][ch], input_samples);
1385
1386             /* compute "exponents". We take into account the
1387                normalization there */
1388             for(j=0;j<N/2;j++) {
1389                 int e;
1390                 v = abs(mdct_coef[i][ch][j]);
1391                 if (v == 0)
1392                     e = 24;
1393                 else {
1394                     e = 23 - av_log2(v) + exp_samples[i][ch];
1395                     if (e >= 24) {
1396                         e = 24;
1397                         mdct_coef[i][ch][j] = 0;
1398                     }
1399                 }
1400                 exp[i][ch][j] = e;
1401             }
1402         }
1403
1404         compute_exp_strategy(exp_strategy, exp, ch, ch == s->lfe_channel);
1405
1406         /* compute the exponents as the decoder will see them. The
1407            EXP_REUSE case must be handled carefully : we select the
1408            min of the exponents */
1409         i = 0;
1410         while (i < NB_BLOCKS) {
1411             j = i + 1;
1412             while (j < NB_BLOCKS && exp_strategy[j][ch] == EXP_REUSE) {
1413                 exponent_min(exp[i][ch], exp[j][ch], s->nb_coefs[ch]);
1414                 j++;
1415             }
1416             frame_bits += encode_exp(encoded_exp[i][ch],
1417                                      exp[i][ch], s->nb_coefs[ch],
1418                                      exp_strategy[i][ch]);
1419             /* copy encoded exponents for reuse case */
1420             for(k=i+1;k<j;k++) {
1421                 memcpy(encoded_exp[k][ch], encoded_exp[i][ch],
1422                        s->nb_coefs[ch] * sizeof(uint8_t));
1423             }
1424             i = j;
1425         }
1426     }
1427
1428     /* adjust for fractional frame sizes */
1429     while(s->bits_written >= s->bit_rate*1000 && s->samples_written >= s->sample_rate) {
1430         s->bits_written -= s->bit_rate*1000;
1431         s->samples_written -= s->sample_rate;
1432     }
1433     s->frame_size = s->frame_size_min + (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate*1000);
1434     s->bits_written += s->frame_size * 16;
1435     s->samples_written += AC3_FRAME_SIZE;
1436
1437     compute_bit_allocation(s, bap, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits);
1438     /* everything is known... let's output the frame */
1439     output_frame_header(s, frame);
1440
1441     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
1442         output_audio_block(s, exp_strategy[i], encoded_exp[i],
1443                            bap[i], mdct_coef[i], exp_samples[i], i);
1444     }
1445     return output_frame_end(s);
1446 }
1447
1448 static int AC3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1449 {
1450     av_freep(&avctx->coded_frame);
1451     return 0;
1452 }
1453
1454 #if 0
1455 /*************************************************************************/
1456 /* TEST */
1457
1458 #define FN (N/4)
1459
1460 void fft_test(void)
1461 {
1462     IComplex in[FN], in1[FN];
1463     int k, n, i;
1464     float sum_re, sum_im, a;
1465
1466     /* FFT test */
1467
1468     for(i=0;i<FN;i++) {
1469         in[i].re = random() % 65535 - 32767;
1470         in[i].im = random() % 65535 - 32767;
1471         in1[i] = in[i];
1472     }
1473     fft(in, 7);
1474
1475     /* do it by hand */
1476     for(k=0;k<FN;k++) {
1477         sum_re = 0;
1478         sum_im = 0;
1479         for(n=0;n<FN;n++) {
1480             a = -2 * M_PI * (n * k) / FN;
1481             sum_re += in1[n].re * cos(a) - in1[n].im * sin(a);
1482             sum_im += in1[n].re * sin(a) + in1[n].im * cos(a);
1483         }
1484         printf("%3d: %6d,%6d %6.0f,%6.0f\n",
1485                k, in[k].re, in[k].im, sum_re / FN, sum_im / FN);
1486     }
1487 }
1488
1489 void mdct_test(void)
1490 {
1491     int16_t input[N];
1492     int32_t output[N/2];
1493     float input1[N];
1494     float output1[N/2];
1495     float s, a, err, e, emax;
1496     int i, k, n;
1497
1498     for(i=0;i<N;i++) {
1499         input[i] = (random() % 65535 - 32767) * 9 / 10;
1500         input1[i] = input[i];
1501     }
1502
1503     mdct512(output, input);
1504
1505     /* do it by hand */
1506     for(k=0;k<N/2;k++) {
1507         s = 0;
1508         for(n=0;n<N;n++) {
1509             a = (2*M_PI*(2*n+1+N/2)*(2*k+1) / (4 * N));
1510             s += input1[n] * cos(a);
1511         }
1512         output1[k] = -2 * s / N;
1513     }
1514
1515     err = 0;
1516     emax = 0;
1517     for(i=0;i<N/2;i++) {
1518         printf("%3d: %7d %7.0f\n", i, output[i], output1[i]);
1519         e = output[i] - output1[i];
1520         if (e > emax)
1521             emax = e;
1522         err += e * e;
1523     }
1524     printf("err2=%f emax=%f\n", err / (N/2), emax);
1525 }
1526
1527 void test_ac3(void)
1528 {
1529     AC3EncodeContext ctx;
1530     unsigned char frame[AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE];
1531     short samples[AC3_FRAME_SIZE];
1532     int ret, i;
1533
1534     AC3_encode_init(&ctx, 44100, 64000, 1);
1535
1536     fft_test();
1537     mdct_test();
1538
1539     for(i=0;i<AC3_FRAME_SIZE;i++)
1540         samples[i] = (int)(sin(2*M_PI*i*1000.0/44100) * 10000);
1541     ret = AC3_encode_frame(&ctx, frame, samples);
1542     printf("ret=%d\n", ret);
1543 }
1544 #endif
1545
1546 AVCodec ac3_encoder = {
1547     "ac3",
1548     CODEC_TYPE_AUDIO,
1549     CODEC_ID_AC3,
1550     sizeof(AC3EncodeContext),
1551     AC3_encode_init,
1552     AC3_encode_frame,
1553     AC3_encode_close,
1554     NULL,
1555 };