bring AC3 encoder output up to input volume level
[ffmpeg.git] / libavcodec / ac3enc.c
1 /*
2  * The simplest AC3 encoder
3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard.
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file ac3enc.c
24  * The simplest AC3 encoder.
25  */
26 //#define DEBUG
27 //#define DEBUG_BITALLOC
28 #include "avcodec.h"
29 #include "bitstream.h"
30 #include "crc.h"
31 #include "ac3.h"
32
33 typedef struct AC3EncodeContext {
34     PutBitContext pb;
35     int nb_channels;
36     int nb_all_channels;
37     int lfe_channel;
38     int bit_rate;
39     unsigned int sample_rate;
40     unsigned int bsid;
41     unsigned int frame_size_min; /* minimum frame size in case rounding is necessary */
42     unsigned int frame_size; /* current frame size in words */
43     unsigned int bits_written;
44     unsigned int samples_written;
45     int halfratecod;
46     unsigned int frmsizecod;
47     unsigned int fscod; /* frequency */
48     unsigned int acmod;
49     int lfe;
50     unsigned int bsmod;
51     short last_samples[AC3_MAX_CHANNELS][256];
52     unsigned int chbwcod[AC3_MAX_CHANNELS];
53     int nb_coefs[AC3_MAX_CHANNELS];
54
55     /* bitrate allocation control */
56     int sgaincod, sdecaycod, fdecaycod, dbkneecod, floorcod;
57     AC3BitAllocParameters bit_alloc;
58     int csnroffst;
59     int fgaincod[AC3_MAX_CHANNELS];
60     int fsnroffst[AC3_MAX_CHANNELS];
61     /* mantissa encoding */
62     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;
63 } AC3EncodeContext;
64
65 #include "ac3tab.h"
66
67 #define MDCT_NBITS 9
68 #define N         (1 << MDCT_NBITS)
69
70 /* new exponents are sent if their Norm 1 exceed this number */
71 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 1000
72
73 static void fft_init(int ln);
74
75 static inline int16_t fix15(float a)
76 {
77     int v;
78     v = (int)(a * (float)(1 << 15));
79     if (v < -32767)
80         v = -32767;
81     else if (v > 32767)
82         v = 32767;
83     return v;
84 }
85
86 static inline int calc_lowcomp1(int a, int b0, int b1)
87 {
88     if ((b0 + 256) == b1) {
89         a = 384 ;
90     } else if (b0 > b1) {
91         a = a - 64;
92         if (a < 0) a=0;
93     }
94     return a;
95 }
96
97 static inline int calc_lowcomp(int a, int b0, int b1, int bin)
98 {
99     if (bin < 7) {
100         if ((b0 + 256) == b1) {
101             a = 384 ;
102         } else if (b0 > b1) {
103             a = a - 64;
104             if (a < 0) a=0;
105         }
106     } else if (bin < 20) {
107         if ((b0 + 256) == b1) {
108             a = 320 ;
109         } else if (b0 > b1) {
110             a= a - 64;
111             if (a < 0) a=0;
112         }
113     } else {
114         a = a - 128;
115         if (a < 0) a=0;
116     }
117     return a;
118 }
119
120 /* AC3 bit allocation. The algorithm is the one described in the AC3
121    spec. */
122 void ac3_parametric_bit_allocation(AC3BitAllocParameters *s, uint8_t *bap,
123                                    int8_t *exp, int start, int end,
124                                    int snroffset, int fgain, int is_lfe,
125                                    int deltbae,int deltnseg,
126                                    uint8_t *deltoffst, uint8_t *deltlen, uint8_t *deltba)
127 {
128     int bin,i,j,k,end1,v,v1,bndstrt,bndend,lowcomp,begin;
129     int fastleak,slowleak,address,tmp;
130     int16_t psd[256]; /* scaled exponents */
131     int16_t bndpsd[50]; /* interpolated exponents */
132     int16_t excite[50]; /* excitation */
133     int16_t mask[50];   /* masking value */
134
135     /* exponent mapping to PSD */
136     for(bin=start;bin<end;bin++) {
137         psd[bin]=(3072 - (exp[bin] << 7));
138     }
139
140     /* PSD integration */
141     j=start;
142     k=masktab[start];
143     do {
144         v=psd[j];
145         j++;
146         end1=bndtab[k+1];
147         if (end1 > end) end1=end;
148         for(i=j;i<end1;i++) {
149             int c,adr;
150             /* logadd */
151             v1=psd[j];
152             c=v-v1;
153             if (c >= 0) {
154                 adr=c >> 1;
155                 if (adr > 255) adr=255;
156                 v=v + latab[adr];
157             } else {
158                 adr=(-c) >> 1;
159                 if (adr > 255) adr=255;
160                 v=v1 + latab[adr];
161             }
162             j++;
163         }
164         bndpsd[k]=v;
165         k++;
166     } while (end > bndtab[k]);
167
168     /* excitation function */
169     bndstrt = masktab[start];
170     bndend = masktab[end-1] + 1;
171
172     if (bndstrt == 0) {
173         lowcomp = 0;
174         lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, bndpsd[0], bndpsd[1]) ;
175         excite[0] = bndpsd[0] - fgain - lowcomp ;
176         lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, bndpsd[1], bndpsd[2]) ;
177         excite[1] = bndpsd[1] - fgain - lowcomp ;
178         begin = 7 ;
179         for (bin = 2; bin < 7; bin++) {
180             if (!(is_lfe && bin == 6))
181                 lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, bndpsd[bin], bndpsd[bin+1]) ;
182             fastleak = bndpsd[bin] - fgain ;
183             slowleak = bndpsd[bin] - s->sgain ;
184             excite[bin] = fastleak - lowcomp ;
185             if (!(is_lfe && bin == 6)) {
186                 if (bndpsd[bin] <= bndpsd[bin+1]) {
187                     begin = bin + 1 ;
188                     break ;
189                 }
190             }
191         }
192
193         end1=bndend;
194         if (end1 > 22) end1=22;
195
196         for (bin = begin; bin < end1; bin++) {
197             if (!(is_lfe && bin == 6))
198                 lowcomp = calc_lowcomp(lowcomp, bndpsd[bin], bndpsd[bin+1], bin) ;
199
200             fastleak -= s->fdecay ;
201             v = bndpsd[bin] - fgain;
202             if (fastleak < v) fastleak = v;
203
204             slowleak -= s->sdecay ;
205             v = bndpsd[bin] - s->sgain;
206             if (slowleak < v) slowleak = v;
207
208             v=fastleak - lowcomp;
209             if (slowleak > v) v=slowleak;
210
211             excite[bin] = v;
212         }
213         begin = 22;
214     } else {
215         /* coupling channel */
216         begin = bndstrt;
217
218         fastleak = (s->cplfleak << 8) + 768;
219         slowleak = (s->cplsleak << 8) + 768;
220     }
221
222     for (bin = begin; bin < bndend; bin++) {
223         fastleak -= s->fdecay ;
224         v = bndpsd[bin] - fgain;
225         if (fastleak < v) fastleak = v;
226         slowleak -= s->sdecay ;
227         v = bndpsd[bin] - s->sgain;
228         if (slowleak < v) slowleak = v;
229
230         v=fastleak;
231         if (slowleak > v) v = slowleak;
232         excite[bin] = v;
233     }
234
235     /* compute masking curve */
236
237     for (bin = bndstrt; bin < bndend; bin++) {
238         v1 = excite[bin];
239         tmp = s->dbknee - bndpsd[bin];
240         if (tmp > 0) {
241             v1 += tmp >> 2;
242         }
243         v=hth[bin >> s->halfratecod][s->fscod];
244         if (v1 > v) v=v1;
245         mask[bin] = v;
246     }
247
248     /* delta bit allocation */
249
250     if (deltbae == 0 || deltbae == 1) {
251         int band, seg, delta;
252         band = 0 ;
253         for (seg = 0; seg < deltnseg; seg++) {
254             band += deltoffst[seg] ;
255             if (deltba[seg] >= 4) {
256                 delta = (deltba[seg] - 3) << 7;
257             } else {
258                 delta = (deltba[seg] - 4) << 7;
259             }
260             for (k = 0; k < deltlen[seg]; k++) {
261                 mask[band] += delta ;
262                 band++ ;
263             }
264         }
265     }
266
267     /* compute bit allocation */
268
269     i = start ;
270     j = masktab[start] ;
271     do {
272         v=mask[j];
273         v -= snroffset ;
274         v -= s->floor ;
275         if (v < 0) v = 0;
276         v &= 0x1fe0 ;
277         v += s->floor ;
278
279         end1=bndtab[j] + bndsz[j];
280         if (end1 > end) end1=end;
281
282         for (k = i; k < end1; k++) {
283             address = (psd[i] - v) >> 5 ;
284             if (address < 0) address=0;
285             else if (address > 63) address=63;
286             bap[i] = baptab[address];
287             i++;
288         }
289     } while (end > bndtab[j++]) ;
290 }
291
292 typedef struct IComplex {
293     short re,im;
294 } IComplex;
295
296 static void fft_init(int ln)
297 {
298     int i, j, m, n;
299     float alpha;
300
301     n = 1 << ln;
302
303     for(i=0;i<(n/2);i++) {
304         alpha = 2 * M_PI * (float)i / (float)n;
305         costab[i] = fix15(cos(alpha));
306         sintab[i] = fix15(sin(alpha));
307     }
308
309     for(i=0;i<n;i++) {
310         m=0;
311         for(j=0;j<ln;j++) {
312             m |= ((i >> j) & 1) << (ln-j-1);
313         }
314         fft_rev[i]=m;
315     }
316 }
317
318 /* butter fly op */
319 #define BF(pre, pim, qre, qim, pre1, pim1, qre1, qim1) \
320 {\
321   int ax, ay, bx, by;\
322   bx=pre1;\
323   by=pim1;\
324   ax=qre1;\
325   ay=qim1;\
326   pre = (bx + ax) >> 1;\
327   pim = (by + ay) >> 1;\
328   qre = (bx - ax) >> 1;\
329   qim = (by - ay) >> 1;\
330 }
331
332 #define MUL16(a,b) ((a) * (b))
333
334 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
335 {\
336    pre = (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim)) >> 15;\
337    pim = (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim)) >> 15;\
338 }
339
340
341 /* do a 2^n point complex fft on 2^ln points. */
342 static void fft(IComplex *z, int ln)
343 {
344     int        j, l, np, np2;
345     int        nblocks, nloops;
346     register IComplex *p,*q;
347     int tmp_re, tmp_im;
348
349     np = 1 << ln;
350
351     /* reverse */
352     for(j=0;j<np;j++) {
353         int k;
354         IComplex tmp;
355         k = fft_rev[j];
356         if (k < j) {
357             tmp = z[k];
358             z[k] = z[j];
359             z[j] = tmp;
360         }
361     }
362
363     /* pass 0 */
364
365     p=&z[0];
366     j=(np >> 1);
367     do {
368         BF(p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im,
369            p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im);
370         p+=2;
371     } while (--j != 0);
372
373     /* pass 1 */
374
375     p=&z[0];
376     j=np >> 2;
377     do {
378         BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im,
379            p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
380         BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im,
381            p[1].re, p[1].im, p[3].im, -p[3].re);
382         p+=4;
383     } while (--j != 0);
384
385     /* pass 2 .. ln-1 */
386
387     nblocks = np >> 3;
388     nloops = 1 << 2;
389     np2 = np >> 1;
390     do {
391         p = z;
392         q = z + nloops;
393         for (j = 0; j < nblocks; ++j) {
394
395             BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
396                p->re, p->im, q->re, q->im);
397
398             p++;
399             q++;
400             for(l = nblocks; l < np2; l += nblocks) {
401                 CMUL(tmp_re, tmp_im, costab[l], -sintab[l], q->re, q->im);
402                 BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
403                    p->re, p->im, tmp_re, tmp_im);
404                 p++;
405                 q++;
406             }
407             p += nloops;
408             q += nloops;
409         }
410         nblocks = nblocks >> 1;
411         nloops = nloops << 1;
412     } while (nblocks != 0);
413 }
414
415 /* do a 512 point mdct */
416 static void mdct512(int32_t *out, int16_t *in)
417 {
418     int i, re, im, re1, im1;
419     int16_t rot[N];
420     IComplex x[N/4];
421
422     /* shift to simplify computations */
423     for(i=0;i<N/4;i++)
424         rot[i] = -in[i + 3*N/4];
425     for(i=N/4;i<N;i++)
426         rot[i] = in[i - N/4];
427
428     /* pre rotation */
429     for(i=0;i<N/4;i++) {
430         re = ((int)rot[2*i] - (int)rot[N-1-2*i]) >> 1;
431         im = -((int)rot[N/2+2*i] - (int)rot[N/2-1-2*i]) >> 1;
432         CMUL(x[i].re, x[i].im, re, im, -xcos1[i], xsin1[i]);
433     }
434
435     fft(x, MDCT_NBITS - 2);
436
437     /* post rotation */
438     for(i=0;i<N/4;i++) {
439         re = x[i].re;
440         im = x[i].im;
441         CMUL(re1, im1, re, im, xsin1[i], xcos1[i]);
442         out[2*i] = im1;
443         out[N/2-1-2*i] = re1;
444     }
445 }
446
447 /* XXX: use another norm ? */
448 static int calc_exp_diff(uint8_t *exp1, uint8_t *exp2, int n)
449 {
450     int sum, i;
451     sum = 0;
452     for(i=0;i<n;i++) {
453         sum += abs(exp1[i] - exp2[i]);
454     }
455     return sum;
456 }
457
458 static void compute_exp_strategy(uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
459                                  uint8_t exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
460                                  int ch, int is_lfe)
461 {
462     int i, j;
463     int exp_diff;
464
465     /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
466        reused in the next frame */
467     exp_strategy[0][ch] = EXP_NEW;
468     for(i=1;i<NB_BLOCKS;i++) {
469         exp_diff = calc_exp_diff(exp[i][ch], exp[i-1][ch], N/2);
470 #ifdef DEBUG
471         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "exp_diff=%d\n", exp_diff);
472 #endif
473         if (exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
474             exp_strategy[i][ch] = EXP_NEW;
475         else
476             exp_strategy[i][ch] = EXP_REUSE;
477     }
478     if (is_lfe)
479         return;
480
481     /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
482        recoded, we use a coarse encoding */
483     i = 0;
484     while (i < NB_BLOCKS) {
485         j = i + 1;
486         while (j < NB_BLOCKS && exp_strategy[j][ch] == EXP_REUSE)
487             j++;
488         switch(j - i) {
489         case 1:
490             exp_strategy[i][ch] = EXP_D45;
491             break;
492         case 2:
493         case 3:
494             exp_strategy[i][ch] = EXP_D25;
495             break;
496         default:
497             exp_strategy[i][ch] = EXP_D15;
498             break;
499         }
500         i = j;
501     }
502 }
503
504 /* set exp[i] to min(exp[i], exp1[i]) */
505 static void exponent_min(uint8_t exp[N/2], uint8_t exp1[N/2], int n)
506 {
507     int i;
508
509     for(i=0;i<n;i++) {
510         if (exp1[i] < exp[i])
511             exp[i] = exp1[i];
512     }
513 }
514
515 /* update the exponents so that they are the ones the decoder will
516    decode. Return the number of bits used to code the exponents */
517 static int encode_exp(uint8_t encoded_exp[N/2],
518                       uint8_t exp[N/2],
519                       int nb_exps,
520                       int exp_strategy)
521 {
522     int group_size, nb_groups, i, j, k, exp_min;
523     uint8_t exp1[N/2];
524
525     switch(exp_strategy) {
526     case EXP_D15:
527         group_size = 1;
528         break;
529     case EXP_D25:
530         group_size = 2;
531         break;
532     default:
533     case EXP_D45:
534         group_size = 4;
535         break;
536     }
537     nb_groups = ((nb_exps + (group_size * 3) - 4) / (3 * group_size)) * 3;
538
539     /* for each group, compute the minimum exponent */
540     exp1[0] = exp[0]; /* DC exponent is handled separately */
541     k = 1;
542     for(i=1;i<=nb_groups;i++) {
543         exp_min = exp[k];
544         assert(exp_min >= 0 && exp_min <= 24);
545         for(j=1;j<group_size;j++) {
546             if (exp[k+j] < exp_min)
547                 exp_min = exp[k+j];
548         }
549         exp1[i] = exp_min;
550         k += group_size;
551     }
552
553     /* constraint for DC exponent */
554     if (exp1[0] > 15)
555         exp1[0] = 15;
556
557     /* Decrease the delta between each groups to within 2
558      * so that they can be differentially encoded */
559     for (i=1;i<=nb_groups;i++)
560         exp1[i] = FFMIN(exp1[i], exp1[i-1] + 2);
561     for (i=nb_groups-1;i>=0;i--)
562         exp1[i] = FFMIN(exp1[i], exp1[i+1] + 2);
563
564     /* now we have the exponent values the decoder will see */
565     encoded_exp[0] = exp1[0];
566     k = 1;
567     for(i=1;i<=nb_groups;i++) {
568         for(j=0;j<group_size;j++) {
569             encoded_exp[k+j] = exp1[i];
570         }
571         k += group_size;
572     }
573
574 #if defined(DEBUG)
575     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "exponents: strategy=%d\n", exp_strategy);
576     for(i=0;i<=nb_groups * group_size;i++) {
577         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%d ", encoded_exp[i]);
578     }
579     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "\n");
580 #endif
581
582     return 4 + (nb_groups / 3) * 7;
583 }
584
585 /* return the size in bits taken by the mantissa */
586 static int compute_mantissa_size(AC3EncodeContext *s, uint8_t *m, int nb_coefs)
587 {
588     int bits, mant, i;
589
590     bits = 0;
591     for(i=0;i<nb_coefs;i++) {
592         mant = m[i];
593         switch(mant) {
594         case 0:
595             /* nothing */
596             break;
597         case 1:
598             /* 3 mantissa in 5 bits */
599             if (s->mant1_cnt == 0)
600                 bits += 5;
601             if (++s->mant1_cnt == 3)
602                 s->mant1_cnt = 0;
603             break;
604         case 2:
605             /* 3 mantissa in 7 bits */
606             if (s->mant2_cnt == 0)
607                 bits += 7;
608             if (++s->mant2_cnt == 3)
609                 s->mant2_cnt = 0;
610             break;
611         case 3:
612             bits += 3;
613             break;
614         case 4:
615             /* 2 mantissa in 7 bits */
616             if (s->mant4_cnt == 0)
617                 bits += 7;
618             if (++s->mant4_cnt == 2)
619                 s->mant4_cnt = 0;
620             break;
621         case 14:
622             bits += 14;
623             break;
624         case 15:
625             bits += 16;
626             break;
627         default:
628             bits += mant - 1;
629             break;
630         }
631     }
632     return bits;
633 }
634
635
636 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s,
637                      uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
638                      uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
639                      uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
640                      int frame_bits, int csnroffst, int fsnroffst)
641 {
642     int i, ch;
643
644     /* compute size */
645     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
646         s->mant1_cnt = 0;
647         s->mant2_cnt = 0;
648         s->mant4_cnt = 0;
649         for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
650             ac3_parametric_bit_allocation(&s->bit_alloc,
651                                           bap[i][ch], (int8_t *)encoded_exp[i][ch],
652                                           0, s->nb_coefs[ch],
653                                           (((csnroffst-15) << 4) +
654                                            fsnroffst) << 2,
655                                           fgaintab[s->fgaincod[ch]],
656                                           ch == s->lfe_channel,
657                                           2, 0, NULL, NULL, NULL);
658             frame_bits += compute_mantissa_size(s, bap[i][ch],
659                                                  s->nb_coefs[ch]);
660         }
661     }
662 #if 0
663     printf("csnr=%d fsnr=%d frame_bits=%d diff=%d\n",
664            csnroffst, fsnroffst, frame_bits,
665            16 * s->frame_size - ((frame_bits + 7) & ~7));
666 #endif
667     return 16 * s->frame_size - frame_bits;
668 }
669
670 #define SNR_INC1 4
671
672 static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s,
673                                   uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
674                                   uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
675                                   uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
676                                   int frame_bits)
677 {
678     int i, ch;
679     int csnroffst, fsnroffst;
680     uint8_t bap1[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
681     static int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
682
683     /* init default parameters */
684     s->sdecaycod = 2;
685     s->fdecaycod = 1;
686     s->sgaincod = 1;
687     s->dbkneecod = 2;
688     s->floorcod = 4;
689     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++)
690         s->fgaincod[ch] = 4;
691
692     /* compute real values */
693     s->bit_alloc.fscod = s->fscod;
694     s->bit_alloc.halfratecod = s->halfratecod;
695     s->bit_alloc.sdecay = sdecaytab[s->sdecaycod] >> s->halfratecod;
696     s->bit_alloc.fdecay = fdecaytab[s->fdecaycod] >> s->halfratecod;
697     s->bit_alloc.sgain = sgaintab[s->sgaincod];
698     s->bit_alloc.dbknee = dbkneetab[s->dbkneecod];
699     s->bit_alloc.floor = floortab[s->floorcod];
700
701     /* header size */
702     frame_bits += 65;
703     // if (s->acmod == 2)
704     //    frame_bits += 2;
705     frame_bits += frame_bits_inc[s->acmod];
706
707     /* audio blocks */
708     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
709         frame_bits += s->nb_channels * 2 + 2; /* blksw * c, dithflag * c, dynrnge, cplstre */
710         if (s->acmod == 2) {
711             frame_bits++; /* rematstr */
712             if(i==0) frame_bits += 4;
713         }
714         frame_bits += 2 * s->nb_channels; /* chexpstr[2] * c */
715         if (s->lfe)
716             frame_bits++; /* lfeexpstr */
717         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
718             if (exp_strategy[i][ch] != EXP_REUSE)
719                 frame_bits += 6 + 2; /* chbwcod[6], gainrng[2] */
720         }
721         frame_bits++; /* baie */
722         frame_bits++; /* snr */
723         frame_bits += 2; /* delta / skip */
724     }
725     frame_bits++; /* cplinu for block 0 */
726     /* bit alloc info */
727     /* sdcycod[2], fdcycod[2], sgaincod[2], dbpbcod[2], floorcod[3] */
728     /* csnroffset[6] */
729     /* (fsnoffset[4] + fgaincod[4]) * c */
730     frame_bits += 2*4 + 3 + 6 + s->nb_all_channels * (4 + 3);
731
732     /* auxdatae, crcrsv */
733     frame_bits += 2;
734
735     /* CRC */
736     frame_bits += 16;
737
738     /* now the big work begins : do the bit allocation. Modify the snr
739        offset until we can pack everything in the requested frame size */
740
741     csnroffst = s->csnroffst;
742     while (csnroffst >= 0 &&
743            bit_alloc(s, bap, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits, csnroffst, 0) < 0)
744         csnroffst -= SNR_INC1;
745     if (csnroffst < 0) {
746         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Bit allocation failed, try increasing the bitrate, -ab 384 for example!\n");
747         return -1;
748     }
749     while ((csnroffst + SNR_INC1) <= 63 &&
750            bit_alloc(s, bap1, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits,
751                      csnroffst + SNR_INC1, 0) >= 0) {
752         csnroffst += SNR_INC1;
753         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
754     }
755     while ((csnroffst + 1) <= 63 &&
756            bit_alloc(s, bap1, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits, csnroffst + 1, 0) >= 0) {
757         csnroffst++;
758         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
759     }
760
761     fsnroffst = 0;
762     while ((fsnroffst + SNR_INC1) <= 15 &&
763            bit_alloc(s, bap1, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits,
764                      csnroffst, fsnroffst + SNR_INC1) >= 0) {
765         fsnroffst += SNR_INC1;
766         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
767     }
768     while ((fsnroffst + 1) <= 15 &&
769            bit_alloc(s, bap1, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits,
770                      csnroffst, fsnroffst + 1) >= 0) {
771         fsnroffst++;
772         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
773     }
774
775     s->csnroffst = csnroffst;
776     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++)
777         s->fsnroffst[ch] = fsnroffst;
778 #if defined(DEBUG_BITALLOC)
779     {
780         int j;
781
782         for(i=0;i<6;i++) {
783             for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
784                 printf("Block #%d Ch%d:\n", i, ch);
785                 printf("bap=");
786                 for(j=0;j<s->nb_coefs[ch];j++) {
787                     printf("%d ",bap[i][ch][j]);
788                 }
789                 printf("\n");
790             }
791         }
792     }
793 #endif
794     return 0;
795 }
796
797 void ac3_common_init(void)
798 {
799     int i, j, k, l, v;
800     /* compute bndtab and masktab from bandsz */
801     k = 0;
802     l = 0;
803     for(i=0;i<50;i++) {
804         bndtab[i] = l;
805         v = bndsz[i];
806         for(j=0;j<v;j++) masktab[k++]=i;
807         l += v;
808     }
809     bndtab[50] = l;
810 }
811
812
813 static int AC3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
814 {
815     int freq = avctx->sample_rate;
816     int bitrate = avctx->bit_rate;
817     int channels = avctx->channels;
818     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
819     int i, j, ch;
820     float alpha;
821     static const uint8_t acmod_defs[6] = {
822         0x01, /* C */
823         0x02, /* L R */
824         0x03, /* L C R */
825         0x06, /* L R SL SR */
826         0x07, /* L C R SL SR */
827         0x07, /* L C R SL SR (+LFE) */
828     };
829
830     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
831
832     /* number of channels */
833     if (channels < 1 || channels > 6)
834         return -1;
835     s->acmod = acmod_defs[channels - 1];
836     s->lfe = (channels == 6) ? 1 : 0;
837     s->nb_all_channels = channels;
838     s->nb_channels = channels > 5 ? 5 : channels;
839     s->lfe_channel = s->lfe ? 5 : -1;
840
841     /* frequency */
842     for(i=0;i<3;i++) {
843         for(j=0;j<3;j++)
844             if ((ac3_freqs[j] >> i) == freq)
845                 goto found;
846     }
847     return -1;
848  found:
849     s->sample_rate = freq;
850     s->halfratecod = i;
851     s->fscod = j;
852     s->bsid = 8 + s->halfratecod;
853     s->bsmod = 0; /* complete main audio service */
854
855     /* bitrate & frame size */
856     bitrate /= 1000;
857     for(i=0;i<19;i++) {
858         if ((ac3_bitratetab[i] >> s->halfratecod) == bitrate)
859             break;
860     }
861     if (i == 19)
862         return -1;
863     s->bit_rate = bitrate;
864     s->frmsizecod = i << 1;
865     s->frame_size_min = (bitrate * 1000 * AC3_FRAME_SIZE) / (freq * 16);
866     s->bits_written = 0;
867     s->samples_written = 0;
868     s->frame_size = s->frame_size_min;
869
870     /* bit allocation init */
871     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
872         /* bandwidth for each channel */
873         /* XXX: should compute the bandwidth according to the frame
874            size, so that we avoid anoying high freq artefacts */
875         s->chbwcod[ch] = 50; /* sample bandwidth as mpeg audio layer 2 table 0 */
876         s->nb_coefs[ch] = ((s->chbwcod[ch] + 12) * 3) + 37;
877     }
878     if (s->lfe) {
879         s->nb_coefs[s->lfe_channel] = 7; /* fixed */
880     }
881     /* initial snr offset */
882     s->csnroffst = 40;
883
884     ac3_common_init();
885
886     /* mdct init */
887     fft_init(MDCT_NBITS - 2);
888     for(i=0;i<N/4;i++) {
889         alpha = 2 * M_PI * (i + 1.0 / 8.0) / (float)N;
890         xcos1[i] = fix15(-cos(alpha));
891         xsin1[i] = fix15(-sin(alpha));
892     }
893
894     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
895     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
896
897     return 0;
898 }
899
900 /* output the AC3 frame header */
901 static void output_frame_header(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
902 {
903     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
904
905     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77); /* frame header */
906     put_bits(&s->pb, 16, 0); /* crc1: will be filled later */
907     put_bits(&s->pb, 2, s->fscod);
908     put_bits(&s->pb, 6, s->frmsizecod + (s->frame_size - s->frame_size_min));
909     put_bits(&s->pb, 5, s->bsid);
910     put_bits(&s->pb, 3, s->bsmod);
911     put_bits(&s->pb, 3, s->acmod);
912     if ((s->acmod & 0x01) && s->acmod != 0x01)
913         put_bits(&s->pb, 2, 1); /* XXX -4.5 dB */
914     if (s->acmod & 0x04)
915         put_bits(&s->pb, 2, 1); /* XXX -6 dB */
916     if (s->acmod == 0x02)
917         put_bits(&s->pb, 2, 0); /* surround not indicated */
918     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe); /* LFE */
919     put_bits(&s->pb, 5, 31); /* dialog norm: -31 db */
920     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no compression control word */
921     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no lang code */
922     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no audio production info */
923     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no copyright */
924     put_bits(&s->pb, 1, 1); /* original bitstream */
925     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no time code 1 */
926     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no time code 2 */
927     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no addtional bit stream info */
928 }
929
930 /* symetric quantization on 'levels' levels */
931 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
932 {
933     int v;
934
935     if (c >= 0) {
936         v = (levels * (c << e)) >> 24;
937         v = (v + 1) >> 1;
938         v = (levels >> 1) + v;
939     } else {
940         v = (levels * ((-c) << e)) >> 24;
941         v = (v + 1) >> 1;
942         v = (levels >> 1) - v;
943     }
944     assert (v >= 0 && v < levels);
945     return v;
946 }
947
948 /* asymetric quantization on 2^qbits levels */
949 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
950 {
951     int lshift, m, v;
952
953     lshift = e + qbits - 24;
954     if (lshift >= 0)
955         v = c << lshift;
956     else
957         v = c >> (-lshift);
958     /* rounding */
959     v = (v + 1) >> 1;
960     m = (1 << (qbits-1));
961     if (v >= m)
962         v = m - 1;
963     assert(v >= -m);
964     return v & ((1 << qbits)-1);
965 }
966
967 /* Output one audio block. There are NB_BLOCKS audio blocks in one AC3
968    frame */
969 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s,
970                                uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS],
971                                uint8_t encoded_exp[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
972                                uint8_t bap[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
973                                int32_t mdct_coefs[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
974                                int8_t global_exp[AC3_MAX_CHANNELS],
975                                int block_num)
976 {
977     int ch, nb_groups, group_size, i, baie, rbnd;
978     uint8_t *p;
979     uint16_t qmant[AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
980     int exp0, exp1;
981     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;
982     uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr;
983     int delta0, delta1, delta2;
984
985     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++)
986         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* 512 point MDCT */
987     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++)
988         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* no dither */
989     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no dynamic range */
990     if (block_num == 0) {
991         /* for block 0, even if no coupling, we must say it. This is a
992            waste of bit :-) */
993         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* coupling strategy present */
994         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no coupling strategy */
995     } else {
996         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no new coupling strategy */
997     }
998
999     if (s->acmod == 2)
1000       {
1001         if(block_num==0)
1002           {
1003             /* first block must define rematrixing (rematstr)  */
1004             put_bits(&s->pb, 1, 1);
1005
1006             /* dummy rematrixing rematflg(1:4)=0 */
1007             for (rbnd=0;rbnd<4;rbnd++)
1008               put_bits(&s->pb, 1, 0);
1009           }
1010         else
1011           {
1012             /* no matrixing (but should be used in the future) */
1013             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1014           }
1015       }
1016
1017 #if defined(DEBUG)
1018     {
1019       static int count = 0;
1020       av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Block #%d (%d)\n", block_num, count++);
1021     }
1022 #endif
1023     /* exponent strategy */
1024     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1025         put_bits(&s->pb, 2, exp_strategy[ch]);
1026     }
1027
1028     if (s->lfe) {
1029         put_bits(&s->pb, 1, exp_strategy[s->lfe_channel]);
1030     }
1031
1032     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1033         if (exp_strategy[ch] != EXP_REUSE)
1034             put_bits(&s->pb, 6, s->chbwcod[ch]);
1035     }
1036
1037     /* exponents */
1038     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
1039         switch(exp_strategy[ch]) {
1040         case EXP_REUSE:
1041             continue;
1042         case EXP_D15:
1043             group_size = 1;
1044             break;
1045         case EXP_D25:
1046             group_size = 2;
1047             break;
1048         default:
1049         case EXP_D45:
1050             group_size = 4;
1051             break;
1052         }
1053         nb_groups = (s->nb_coefs[ch] + (group_size * 3) - 4) / (3 * group_size);
1054         p = encoded_exp[ch];
1055
1056         /* first exponent */
1057         exp1 = *p++;
1058         put_bits(&s->pb, 4, exp1);
1059
1060         /* next ones are delta encoded */
1061         for(i=0;i<nb_groups;i++) {
1062             /* merge three delta in one code */
1063             exp0 = exp1;
1064             exp1 = p[0];
1065             p += group_size;
1066             delta0 = exp1 - exp0 + 2;
1067
1068             exp0 = exp1;
1069             exp1 = p[0];
1070             p += group_size;
1071             delta1 = exp1 - exp0 + 2;
1072
1073             exp0 = exp1;
1074             exp1 = p[0];
1075             p += group_size;
1076             delta2 = exp1 - exp0 + 2;
1077
1078             put_bits(&s->pb, 7, ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2);
1079         }
1080
1081         if (ch != s->lfe_channel)
1082             put_bits(&s->pb, 2, 0); /* no gain range info */
1083     }
1084
1085     /* bit allocation info */
1086     baie = (block_num == 0);
1087     put_bits(&s->pb, 1, baie);
1088     if (baie) {
1089         put_bits(&s->pb, 2, s->sdecaycod);
1090         put_bits(&s->pb, 2, s->fdecaycod);
1091         put_bits(&s->pb, 2, s->sgaincod);
1092         put_bits(&s->pb, 2, s->dbkneecod);
1093         put_bits(&s->pb, 3, s->floorcod);
1094     }
1095
1096     /* snr offset */
1097     put_bits(&s->pb, 1, baie); /* always present with bai */
1098     if (baie) {
1099         put_bits(&s->pb, 6, s->csnroffst);
1100         for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
1101             put_bits(&s->pb, 4, s->fsnroffst[ch]);
1102             put_bits(&s->pb, 3, s->fgaincod[ch]);
1103         }
1104     }
1105
1106     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
1107     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
1108
1109     /* mantissa encoding : we use two passes to handle the grouping. A
1110        one pass method may be faster, but it would necessitate to
1111        modify the output stream. */
1112
1113     /* first pass: quantize */
1114     mant1_cnt = mant2_cnt = mant4_cnt = 0;
1115     qmant1_ptr = qmant2_ptr = qmant4_ptr = NULL;
1116
1117     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
1118         int b, c, e, v;
1119
1120         for(i=0;i<s->nb_coefs[ch];i++) {
1121             c = mdct_coefs[ch][i];
1122             e = encoded_exp[ch][i] - global_exp[ch];
1123             b = bap[ch][i];
1124             switch(b) {
1125             case 0:
1126                 v = 0;
1127                 break;
1128             case 1:
1129                 v = sym_quant(c, e, 3);
1130                 switch(mant1_cnt) {
1131                 case 0:
1132                     qmant1_ptr = &qmant[ch][i];
1133                     v = 9 * v;
1134                     mant1_cnt = 1;
1135                     break;
1136                 case 1:
1137                     *qmant1_ptr += 3 * v;
1138                     mant1_cnt = 2;
1139                     v = 128;
1140                     break;
1141                 default:
1142                     *qmant1_ptr += v;
1143                     mant1_cnt = 0;
1144                     v = 128;
1145                     break;
1146                 }
1147                 break;
1148             case 2:
1149                 v = sym_quant(c, e, 5);
1150                 switch(mant2_cnt) {
1151                 case 0:
1152                     qmant2_ptr = &qmant[ch][i];
1153                     v = 25 * v;
1154                     mant2_cnt = 1;
1155                     break;
1156                 case 1:
1157                     *qmant2_ptr += 5 * v;
1158                     mant2_cnt = 2;
1159                     v = 128;
1160                     break;
1161                 default:
1162                     *qmant2_ptr += v;
1163                     mant2_cnt = 0;
1164                     v = 128;
1165                     break;
1166                 }
1167                 break;
1168             case 3:
1169                 v = sym_quant(c, e, 7);
1170                 break;
1171             case 4:
1172                 v = sym_quant(c, e, 11);
1173                 switch(mant4_cnt) {
1174                 case 0:
1175                     qmant4_ptr = &qmant[ch][i];
1176                     v = 11 * v;
1177                     mant4_cnt = 1;
1178                     break;
1179                 default:
1180                     *qmant4_ptr += v;
1181                     mant4_cnt = 0;
1182                     v = 128;
1183                     break;
1184                 }
1185                 break;
1186             case 5:
1187                 v = sym_quant(c, e, 15);
1188                 break;
1189             case 14:
1190                 v = asym_quant(c, e, 14);
1191                 break;
1192             case 15:
1193                 v = asym_quant(c, e, 16);
1194                 break;
1195             default:
1196                 v = asym_quant(c, e, b - 1);
1197                 break;
1198             }
1199             qmant[ch][i] = v;
1200         }
1201     }
1202
1203     /* second pass : output the values */
1204     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
1205         int b, q;
1206
1207         for(i=0;i<s->nb_coefs[ch];i++) {
1208             q = qmant[ch][i];
1209             b = bap[ch][i];
1210             switch(b) {
1211             case 0:
1212                 break;
1213             case 1:
1214                 if (q != 128)
1215                     put_bits(&s->pb, 5, q);
1216                 break;
1217             case 2:
1218                 if (q != 128)
1219                     put_bits(&s->pb, 7, q);
1220                 break;
1221             case 3:
1222                 put_bits(&s->pb, 3, q);
1223                 break;
1224             case 4:
1225                 if (q != 128)
1226                     put_bits(&s->pb, 7, q);
1227                 break;
1228             case 14:
1229                 put_bits(&s->pb, 14, q);
1230                 break;
1231             case 15:
1232                 put_bits(&s->pb, 16, q);
1233                 break;
1234             default:
1235                 put_bits(&s->pb, b - 1, q);
1236                 break;
1237             }
1238         }
1239     }
1240 }
1241
1242 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1243
1244 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1245 {
1246     unsigned int c;
1247
1248     c = 0;
1249     while (a) {
1250         if (a & 1)
1251             c ^= b;
1252         a = a >> 1;
1253         b = b << 1;
1254         if (b & (1 << 16))
1255             b ^= poly;
1256     }
1257     return c;
1258 }
1259
1260 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1261 {
1262     unsigned int r;
1263     r = 1;
1264     while (n) {
1265         if (n & 1)
1266             r = mul_poly(r, a, poly);
1267         a = mul_poly(a, a, poly);
1268         n >>= 1;
1269     }
1270     return r;
1271 }
1272
1273
1274 /* compute log2(max(abs(tab[]))) */
1275 static int log2_tab(int16_t *tab, int n)
1276 {
1277     int i, v;
1278
1279     v = 0;
1280     for(i=0;i<n;i++) {
1281         v |= abs(tab[i]);
1282     }
1283     return av_log2(v);
1284 }
1285
1286 static void lshift_tab(int16_t *tab, int n, int lshift)
1287 {
1288     int i;
1289
1290     if (lshift > 0) {
1291         for(i=0;i<n;i++) {
1292             tab[i] <<= lshift;
1293         }
1294     } else if (lshift < 0) {
1295         lshift = -lshift;
1296         for(i=0;i<n;i++) {
1297             tab[i] >>= lshift;
1298         }
1299     }
1300 }
1301
1302 /* fill the end of the frame and compute the two crcs */
1303 static int output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1304 {
1305     int frame_size, frame_size_58, n, crc1, crc2, crc_inv;
1306     uint8_t *frame;
1307
1308     frame_size = s->frame_size; /* frame size in words */
1309     /* align to 8 bits */
1310     flush_put_bits(&s->pb);
1311     /* add zero bytes to reach the frame size */
1312     frame = s->pb.buf;
1313     n = 2 * s->frame_size - (pbBufPtr(&s->pb) - frame) - 2;
1314     assert(n >= 0);
1315     if(n>0)
1316       memset(pbBufPtr(&s->pb), 0, n);
1317
1318     /* Now we must compute both crcs : this is not so easy for crc1
1319        because it is at the beginning of the data... */
1320     frame_size_58 = (frame_size >> 1) + (frame_size >> 3);
1321     crc1 = bswap_16(av_crc(av_crc8005, 0, frame + 4, 2 * frame_size_58 - 4));
1322     /* XXX: could precompute crc_inv */
1323     crc_inv = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (16 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
1324     crc1 = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1325     frame[2] = crc1 >> 8;
1326     frame[3] = crc1;
1327
1328     crc2 = bswap_16(av_crc(av_crc8005, 0, frame + 2 * frame_size_58, (frame_size - frame_size_58) * 2 - 2));
1329     frame[2*frame_size - 2] = crc2 >> 8;
1330     frame[2*frame_size - 1] = crc2;
1331
1332     //    printf("n=%d frame_size=%d\n", n, frame_size);
1333     return frame_size * 2;
1334 }
1335
1336 static int AC3_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
1337                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
1338 {
1339     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1340     int16_t *samples = data;
1341     int i, j, k, v, ch;
1342     int16_t input_samples[N];
1343     int32_t mdct_coef[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1344     uint8_t exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1345     uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS];
1346     uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1347     uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1348     int8_t exp_samples[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS];
1349     int frame_bits;
1350
1351     frame_bits = 0;
1352     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
1353         /* fixed mdct to the six sub blocks & exponent computation */
1354         for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
1355             int16_t *sptr;
1356             int sinc;
1357
1358             /* compute input samples */
1359             memcpy(input_samples, s->last_samples[ch], N/2 * sizeof(int16_t));
1360             sinc = s->nb_all_channels;
1361             sptr = samples + (sinc * (N/2) * i) + ch;
1362             for(j=0;j<N/2;j++) {
1363                 v = *sptr;
1364                 input_samples[j + N/2] = v;
1365                 s->last_samples[ch][j] = v;
1366                 sptr += sinc;
1367             }
1368
1369             /* apply the MDCT window */
1370             for(j=0;j<N/2;j++) {
1371                 input_samples[j] = MUL16(input_samples[j],
1372                                          ac3_window[j]) >> 15;
1373                 input_samples[N-j-1] = MUL16(input_samples[N-j-1],
1374                                              ac3_window[j]) >> 15;
1375             }
1376
1377             /* Normalize the samples to use the maximum available
1378                precision */
1379             v = 14 - log2_tab(input_samples, N);
1380             if (v < 0)
1381                 v = 0;
1382             exp_samples[i][ch] = v - 10;
1383             lshift_tab(input_samples, N, v);
1384
1385             /* do the MDCT */
1386             mdct512(mdct_coef[i][ch], input_samples);
1387
1388             /* compute "exponents". We take into account the
1389                normalization there */
1390             for(j=0;j<N/2;j++) {
1391                 int e;
1392                 v = abs(mdct_coef[i][ch][j]);
1393                 if (v == 0)
1394                     e = 24;
1395                 else {
1396                     e = 23 - av_log2(v) + exp_samples[i][ch];
1397                     if (e >= 24) {
1398                         e = 24;
1399                         mdct_coef[i][ch][j] = 0;
1400                     }
1401                 }
1402                 exp[i][ch][j] = e;
1403             }
1404         }
1405
1406         compute_exp_strategy(exp_strategy, exp, ch, ch == s->lfe_channel);
1407
1408         /* compute the exponents as the decoder will see them. The
1409            EXP_REUSE case must be handled carefully : we select the
1410            min of the exponents */
1411         i = 0;
1412         while (i < NB_BLOCKS) {
1413             j = i + 1;
1414             while (j < NB_BLOCKS && exp_strategy[j][ch] == EXP_REUSE) {
1415                 exponent_min(exp[i][ch], exp[j][ch], s->nb_coefs[ch]);
1416                 j++;
1417             }
1418             frame_bits += encode_exp(encoded_exp[i][ch],
1419                                      exp[i][ch], s->nb_coefs[ch],
1420                                      exp_strategy[i][ch]);
1421             /* copy encoded exponents for reuse case */
1422             for(k=i+1;k<j;k++) {
1423                 memcpy(encoded_exp[k][ch], encoded_exp[i][ch],
1424                        s->nb_coefs[ch] * sizeof(uint8_t));
1425             }
1426             i = j;
1427         }
1428     }
1429
1430     /* adjust for fractional frame sizes */
1431     while(s->bits_written >= s->bit_rate*1000 && s->samples_written >= s->sample_rate) {
1432         s->bits_written -= s->bit_rate*1000;
1433         s->samples_written -= s->sample_rate;
1434     }
1435     s->frame_size = s->frame_size_min + (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate*1000);
1436     s->bits_written += s->frame_size * 16;
1437     s->samples_written += AC3_FRAME_SIZE;
1438
1439     compute_bit_allocation(s, bap, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits);
1440     /* everything is known... let's output the frame */
1441     output_frame_header(s, frame);
1442
1443     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
1444         output_audio_block(s, exp_strategy[i], encoded_exp[i],
1445                            bap[i], mdct_coef[i], exp_samples[i], i);
1446     }
1447     return output_frame_end(s);
1448 }
1449
1450 static int AC3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1451 {
1452     av_freep(&avctx->coded_frame);
1453     return 0;
1454 }
1455
1456 #if 0
1457 /*************************************************************************/
1458 /* TEST */
1459
1460 #define FN (N/4)
1461
1462 void fft_test(void)
1463 {
1464     IComplex in[FN], in1[FN];
1465     int k, n, i;
1466     float sum_re, sum_im, a;
1467
1468     /* FFT test */
1469
1470     for(i=0;i<FN;i++) {
1471         in[i].re = random() % 65535 - 32767;
1472         in[i].im = random() % 65535 - 32767;
1473         in1[i] = in[i];
1474     }
1475     fft(in, 7);
1476
1477     /* do it by hand */
1478     for(k=0;k<FN;k++) {
1479         sum_re = 0;
1480         sum_im = 0;
1481         for(n=0;n<FN;n++) {
1482             a = -2 * M_PI * (n * k) / FN;
1483             sum_re += in1[n].re * cos(a) - in1[n].im * sin(a);
1484             sum_im += in1[n].re * sin(a) + in1[n].im * cos(a);
1485         }
1486         printf("%3d: %6d,%6d %6.0f,%6.0f\n",
1487                k, in[k].re, in[k].im, sum_re / FN, sum_im / FN);
1488     }
1489 }
1490
1491 void mdct_test(void)
1492 {
1493     int16_t input[N];
1494     int32_t output[N/2];
1495     float input1[N];
1496     float output1[N/2];
1497     float s, a, err, e, emax;
1498     int i, k, n;
1499
1500     for(i=0;i<N;i++) {
1501         input[i] = (random() % 65535 - 32767) * 9 / 10;
1502         input1[i] = input[i];
1503     }
1504
1505     mdct512(output, input);
1506
1507     /* do it by hand */
1508     for(k=0;k<N/2;k++) {
1509         s = 0;
1510         for(n=0;n<N;n++) {
1511             a = (2*M_PI*(2*n+1+N/2)*(2*k+1) / (4 * N));
1512             s += input1[n] * cos(a);
1513         }
1514         output1[k] = -2 * s / N;
1515     }
1516
1517     err = 0;
1518     emax = 0;
1519     for(i=0;i<N/2;i++) {
1520         printf("%3d: %7d %7.0f\n", i, output[i], output1[i]);
1521         e = output[i] - output1[i];
1522         if (e > emax)
1523             emax = e;
1524         err += e * e;
1525     }
1526     printf("err2=%f emax=%f\n", err / (N/2), emax);
1527 }
1528
1529 void test_ac3(void)
1530 {
1531     AC3EncodeContext ctx;
1532     unsigned char frame[AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE];
1533     short samples[AC3_FRAME_SIZE];
1534     int ret, i;
1535
1536     AC3_encode_init(&ctx, 44100, 64000, 1);
1537
1538     fft_test();
1539     mdct_test();
1540
1541     for(i=0;i<AC3_FRAME_SIZE;i++)
1542         samples[i] = (int)(sin(2*M_PI*i*1000.0/44100) * 10000);
1543     ret = AC3_encode_frame(&ctx, frame, samples);
1544     printf("ret=%d\n", ret);
1545 }
1546 #endif
1547
1548 AVCodec ac3_encoder = {
1549     "ac3",
1550     CODEC_TYPE_AUDIO,
1551     CODEC_ID_AC3,
1552     sizeof(AC3EncodeContext),
1553     AC3_encode_init,
1554     AC3_encode_frame,
1555     AC3_encode_close,
1556     NULL,
1557 };