cosmetics: indentation and alignment after previous commit
[ffmpeg.git] / libavcodec / ac3enc.c
1 /*
2  * The simplest AC-3 encoder
3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard
4  * Copyright (c) 2006-2010 Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
5  * Copyright (c) 2006-2010 Prakash Punnoor <prakash@punnoor.de>
6  *
7  * This file is part of Libav.
8  *
9  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
11  * License as published by the Free Software Foundation; either
12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
13  *
14  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17  * Lesser General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
20  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22  */
23
24 /**
25  * @file
26  * The simplest AC-3 encoder.
27  */
28
29 //#define DEBUG
30 //#define ASSERT_LEVEL 2
31
32 #include <stdint.h>
33
34 #include "libavutil/audioconvert.h"
35 #include "libavutil/avassert.h"
36 #include "libavutil/avstring.h"
37 #include "libavutil/crc.h"
38 #include "libavutil/opt.h"
39 #include "avcodec.h"
40 #include "put_bits.h"
41 #include "dsputil.h"
42 #include "ac3dsp.h"
43 #include "ac3.h"
44 #include "audioconvert.h"
45 #include "fft.h"
46
47
48 #ifndef CONFIG_AC3ENC_FLOAT
49 #define CONFIG_AC3ENC_FLOAT 0
50 #endif
51
52
53 /** Maximum number of exponent groups. +1 for separate DC exponent. */
54 #define AC3_MAX_EXP_GROUPS 85
55
56 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
57 #define MAC_COEF(d,a,b) ((d)+=(a)*(b))
58 typedef float SampleType;
59 typedef float CoefType;
60 typedef float CoefSumType;
61 #else
62 #define MAC_COEF(d,a,b) MAC64(d,a,b)
63 typedef int16_t SampleType;
64 typedef int32_t CoefType;
65 typedef int64_t CoefSumType;
66 #endif
67
68 typedef struct AC3MDCTContext {
69     const SampleType *window;           ///< MDCT window function
70     FFTContext fft;                     ///< FFT context for MDCT calculation
71 } AC3MDCTContext;
72
73 /**
74  * Encoding Options used by AVOption.
75  */
76 typedef struct AC3EncOptions {
77     /* AC-3 metadata options*/
78     int dialogue_level;
79     int bitstream_mode;
80     float center_mix_level;
81     float surround_mix_level;
82     int dolby_surround_mode;
83     int audio_production_info;
84     int mixing_level;
85     int room_type;
86     int copyright;
87     int original;
88     int extended_bsi_1;
89     int preferred_stereo_downmix;
90     float ltrt_center_mix_level;
91     float ltrt_surround_mix_level;
92     float loro_center_mix_level;
93     float loro_surround_mix_level;
94     int extended_bsi_2;
95     int dolby_surround_ex_mode;
96     int dolby_headphone_mode;
97     int ad_converter_type;
98
99     /* other encoding options */
100     int allow_per_frame_metadata;
101     int stereo_rematrixing;
102     int channel_coupling;
103     int cpl_start;
104 } AC3EncOptions;
105
106 /**
107  * Data for a single audio block.
108  */
109 typedef struct AC3Block {
110     uint8_t  **bap;                             ///< bit allocation pointers (bap)
111     CoefType **mdct_coef;                       ///< MDCT coefficients
112     int32_t  **fixed_coef;                      ///< fixed-point MDCT coefficients
113     uint8_t  **exp;                             ///< original exponents
114     uint8_t  **grouped_exp;                     ///< grouped exponents
115     int16_t  **psd;                             ///< psd per frequency bin
116     int16_t  **band_psd;                        ///< psd per critical band
117     int16_t  **mask;                            ///< masking curve
118     uint16_t **qmant;                           ///< quantized mantissas
119     uint8_t  **cpl_coord_exp;                   ///< coupling coord exponents           (cplcoexp)
120     uint8_t  **cpl_coord_mant;                  ///< coupling coord mantissas           (cplcomant)
121     uint8_t  coeff_shift[AC3_MAX_CHANNELS];     ///< fixed-point coefficient shift values
122     uint8_t  new_rematrixing_strategy;          ///< send new rematrixing flags in this block
123     int      num_rematrixing_bands;             ///< number of rematrixing bands
124     uint8_t  rematrixing_flags[4];              ///< rematrixing flags
125     struct AC3Block *exp_ref_block[AC3_MAX_CHANNELS]; ///< reference blocks for EXP_REUSE
126     int      new_cpl_strategy;                  ///< send new coupling strategy
127     int      cpl_in_use;                        ///< coupling in use for this block     (cplinu)
128     uint8_t  channel_in_cpl[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< channel in coupling                (chincpl)
129     int      num_cpl_channels;                  ///< number of channels in coupling
130     uint8_t  new_cpl_coords;                    ///< send new coupling coordinates      (cplcoe)
131     uint8_t  cpl_master_exp[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< coupling coord master exponents    (mstrcplco)
132     int      new_snr_offsets;                   ///< send new SNR offsets
133     int      new_cpl_leak;                      ///< send new coupling leak info
134     int      end_freq[AC3_MAX_CHANNELS];        ///< end frequency bin                  (endmant)
135 } AC3Block;
136
137 /**
138  * AC-3 encoder private context.
139  */
140 typedef struct AC3EncodeContext {
141     AVClass *av_class;                      ///< AVClass used for AVOption
142     AC3EncOptions options;                  ///< encoding options
143     PutBitContext pb;                       ///< bitstream writer context
144     DSPContext dsp;
145     AC3DSPContext ac3dsp;                   ///< AC-3 optimized functions
146     AC3MDCTContext mdct;                    ///< MDCT context
147
148     AC3Block blocks[AC3_MAX_BLOCKS];        ///< per-block info
149
150     int eac3;                               ///< indicates if this is E-AC-3 vs. AC-3
151     int bitstream_id;                       ///< bitstream id                           (bsid)
152     int bitstream_mode;                     ///< bitstream mode                         (bsmod)
153
154     int bit_rate;                           ///< target bit rate, in bits-per-second
155     int sample_rate;                        ///< sampling frequency, in Hz
156
157     int frame_size_min;                     ///< minimum frame size in case rounding is necessary
158     int frame_size;                         ///< current frame size in bytes
159     int frame_size_code;                    ///< frame size code                        (frmsizecod)
160     uint16_t crc_inv[2];
161     int64_t bits_written;                   ///< bit count    (used to avg. bitrate)
162     int64_t samples_written;                ///< sample count (used to avg. bitrate)
163
164     int fbw_channels;                       ///< number of full-bandwidth channels      (nfchans)
165     int channels;                           ///< total number of channels               (nchans)
166     int lfe_on;                             ///< indicates if there is an LFE channel   (lfeon)
167     int lfe_channel;                        ///< channel index of the LFE channel
168     int has_center;                         ///< indicates if there is a center channel
169     int has_surround;                       ///< indicates if there are one or more surround channels
170     int channel_mode;                       ///< channel mode                           (acmod)
171     const uint8_t *channel_map;             ///< channel map used to reorder channels
172
173     int center_mix_level;                   ///< center mix level code
174     int surround_mix_level;                 ///< surround mix level code
175     int ltrt_center_mix_level;              ///< Lt/Rt center mix level code
176     int ltrt_surround_mix_level;            ///< Lt/Rt surround mix level code
177     int loro_center_mix_level;              ///< Lo/Ro center mix level code
178     int loro_surround_mix_level;            ///< Lo/Ro surround mix level code
179
180     int cutoff;                             ///< user-specified cutoff frequency, in Hz
181     int bandwidth_code;                     ///< bandwidth code (0 to 60)               (chbwcod)
182     int start_freq[AC3_MAX_CHANNELS];       ///< start frequency bin                    (strtmant)
183     int cpl_end_freq;                       ///< coupling channel end frequency bin
184
185     int cpl_on;                             ///< coupling turned on for this frame
186     int cpl_enabled;                        ///< coupling enabled for all frames
187     int num_cpl_subbands;                   ///< number of coupling subbands            (ncplsubnd)
188     int num_cpl_bands;                      ///< number of coupling bands               (ncplbnd)
189     uint8_t cpl_band_sizes[AC3_MAX_CPL_BANDS];  ///< number of coeffs in each coupling band
190
191     int rematrixing_enabled;                ///< stereo rematrixing enabled
192
193     /* bitrate allocation control */
194     int slow_gain_code;                     ///< slow gain code                         (sgaincod)
195     int slow_decay_code;                    ///< slow decay code                        (sdcycod)
196     int fast_decay_code;                    ///< fast decay code                        (fdcycod)
197     int db_per_bit_code;                    ///< dB/bit code                            (dbpbcod)
198     int floor_code;                         ///< floor code                             (floorcod)
199     AC3BitAllocParameters bit_alloc;        ///< bit allocation parameters
200     int coarse_snr_offset;                  ///< coarse SNR offsets                     (csnroffst)
201     int fast_gain_code[AC3_MAX_CHANNELS];   ///< fast gain codes (signal-to-mask ratio) (fgaincod)
202     int fine_snr_offset[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< fine SNR offsets                       (fsnroffst)
203     int frame_bits_fixed;                   ///< number of non-coefficient bits for fixed parameters
204     int frame_bits;                         ///< all frame bits except exponents and mantissas
205     int exponent_bits;                      ///< number of bits used for exponents
206
207     SampleType **planar_samples;
208     uint8_t *bap_buffer;
209     uint8_t *bap1_buffer;
210     CoefType *mdct_coef_buffer;
211     int32_t *fixed_coef_buffer;
212     uint8_t *exp_buffer;
213     uint8_t *grouped_exp_buffer;
214     int16_t *psd_buffer;
215     int16_t *band_psd_buffer;
216     int16_t *mask_buffer;
217     uint16_t *qmant_buffer;
218     uint8_t *cpl_coord_exp_buffer;
219     uint8_t *cpl_coord_mant_buffer;
220
221     uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS]; ///< exponent strategies
222
223     DECLARE_ALIGNED(32, SampleType, windowed_samples)[AC3_WINDOW_SIZE];
224 } AC3EncodeContext;
225
226 typedef struct AC3Mant {
227     uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
228     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
229 } AC3Mant;
230
231 #define CMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
232 static const float cmixlev_options[CMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
233     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB
234 };
235
236 #define SURMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
237 static const float surmixlev_options[SURMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
238     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
239 };
240
241 #define EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS 8
242 static const float extmixlev_options[EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
243     LEVEL_PLUS_3DB,  LEVEL_PLUS_1POINT5DB,  LEVEL_ONE,       LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
244     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
245 };
246
247
248 #define OFFSET(param) offsetof(AC3EncodeContext, options.param)
249 #define AC3ENC_PARAM (AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM)
250
251 #define AC3ENC_TYPE_AC3_FIXED   0
252 #define AC3ENC_TYPE_AC3         1
253 #define AC3ENC_TYPE_EAC3        2
254
255 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
256 #define AC3ENC_TYPE AC3ENC_TYPE_AC3
257 #include "ac3enc_opts_template.c"
258 static AVClass ac3enc_class = { "AC-3 Encoder", av_default_item_name,
259                                 ac3_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
260 #undef AC3ENC_TYPE
261 #define AC3ENC_TYPE AC3ENC_TYPE_EAC3
262 #include "ac3enc_opts_template.c"
263 static AVClass eac3enc_class = { "E-AC-3 Encoder", av_default_item_name,
264                                  eac3_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
265 #else
266 #define AC3ENC_TYPE AC3ENC_TYPE_AC3_FIXED
267 #include "ac3enc_opts_template.c"
268 static AVClass ac3enc_class = { "Fixed-Point AC-3 Encoder", av_default_item_name,
269                                 ac3fixed_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
270 #endif
271
272
273 /* prototypes for functions in ac3enc_fixed.c and ac3enc_float.c */
274
275 static av_cold void mdct_end(AC3MDCTContext *mdct);
276
277 static av_cold int mdct_init(AVCodecContext *avctx, AC3MDCTContext *mdct,
278                              int nbits);
279
280 static void apply_window(DSPContext *dsp, SampleType *output, const SampleType *input,
281                          const SampleType *window, unsigned int len);
282
283 static int normalize_samples(AC3EncodeContext *s);
284
285 static void scale_coefficients(AC3EncodeContext *s);
286
287
288 /**
289  * LUT for number of exponent groups.
290  * exponent_group_tab[coupling][exponent strategy-1][number of coefficients]
291  */
292 static uint8_t exponent_group_tab[2][3][256];
293
294
295 /**
296  * List of supported channel layouts.
297  */
298 static const int64_t ac3_channel_layouts[] = {
299      AV_CH_LAYOUT_MONO,
300      AV_CH_LAYOUT_STEREO,
301      AV_CH_LAYOUT_2_1,
302      AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
303      AV_CH_LAYOUT_2_2,
304      AV_CH_LAYOUT_QUAD,
305      AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
306      AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
307      AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
308     (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
309     (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
310     (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
311     (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
312     (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
313     (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
314     (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
315      AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
316      AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
317      0
318 };
319
320
321 /**
322  * LUT to select the bandwidth code based on the bit rate, sample rate, and
323  * number of full-bandwidth channels.
324  * bandwidth_tab[fbw_channels-1][sample rate code][bit rate code]
325  */
326 static const uint8_t ac3_bandwidth_tab[5][3][19] = {
327 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
328
329     { {  0,  0,  0, 12, 16, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
330       {  0,  0,  0, 16, 20, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
331       {  0,  0,  0, 32, 40, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
332
333     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
334       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 24, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
335       {  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 44, 52, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
336
337     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 24, 32, 40, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
338       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 20, 28, 36, 44, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
339       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 40, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
340
341     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
342       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
343       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 32, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
344
345     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  8, 20, 32, 40, 48, 48, 48, 48 },
346       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 36, 44, 56, 56, 56, 56 },
347       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 28, 44, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } }
348 };
349
350
351 /**
352  * LUT to select the coupling start band based on the bit rate, sample rate, and
353  * number of full-bandwidth channels. -1 = coupling off
354  * ac3_coupling_start_tab[channel_mode-2][sample rate code][bit rate code]
355  *
356  * TODO: more testing for optimal parameters.
357  *       multi-channel tests at 44.1kHz and 32kHz.
358  */
359 static const int8_t ac3_coupling_start_tab[6][3][19] = {
360 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
361
362     // 2/0
363     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  1,  7,  8, 11, 12, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
364       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  3,  5,  7, 10, 12, 13, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
365       {  0,  0,  0,  0,  1,  2,  2,  9, 13, 15, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
366
367     // 3/0
368     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
369       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
370       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
371
372     // 2/1 - untested
373     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
374       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
375       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
376
377     // 3/1
378     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
379       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
380       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
381
382     // 2/2 - untested
383     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
384       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
385       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
386
387     // 3/2
388     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
389       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
390       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
391 };
392
393
394 /**
395  * Adjust the frame size to make the average bit rate match the target bit rate.
396  * This is only needed for 11025, 22050, and 44100 sample rates or any E-AC-3.
397  */
398 static void adjust_frame_size(AC3EncodeContext *s)
399 {
400     while (s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
401         s->bits_written    -= s->bit_rate;
402         s->samples_written -= s->sample_rate;
403     }
404     s->frame_size = s->frame_size_min +
405                     2 * (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
406     s->bits_written    += s->frame_size * 8;
407     s->samples_written += AC3_FRAME_SIZE;
408 }
409
410
411 /**
412  * Deinterleave input samples.
413  * Channels are reordered from Libav's default order to AC-3 order.
414  */
415 static void deinterleave_input_samples(AC3EncodeContext *s,
416                                        const SampleType *samples)
417 {
418     int ch, i;
419
420     /* deinterleave and remap input samples */
421     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
422         const SampleType *sptr;
423         int sinc;
424
425         /* copy last 256 samples of previous frame to the start of the current frame */
426         memcpy(&s->planar_samples[ch][0], &s->planar_samples[ch][AC3_FRAME_SIZE],
427                AC3_BLOCK_SIZE * sizeof(s->planar_samples[0][0]));
428
429         /* deinterleave */
430         sinc = s->channels;
431         sptr = samples + s->channel_map[ch];
432         for (i = AC3_BLOCK_SIZE; i < AC3_FRAME_SIZE+AC3_BLOCK_SIZE; i++) {
433             s->planar_samples[ch][i] = *sptr;
434             sptr += sinc;
435         }
436     }
437 }
438
439
440 /**
441  * Apply the MDCT to input samples to generate frequency coefficients.
442  * This applies the KBD window and normalizes the input to reduce precision
443  * loss due to fixed-point calculations.
444  */
445 static void apply_mdct(AC3EncodeContext *s)
446 {
447     int blk, ch;
448
449     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
450         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
451             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
452             const SampleType *input_samples = &s->planar_samples[ch][blk * AC3_BLOCK_SIZE];
453
454             apply_window(&s->dsp, s->windowed_samples, input_samples, s->mdct.window, AC3_WINDOW_SIZE);
455
456             block->coeff_shift[ch+1] = normalize_samples(s);
457
458             s->mdct.fft.mdct_calcw(&s->mdct.fft, block->mdct_coef[ch+1],
459                                    s->windowed_samples);
460         }
461     }
462 }
463
464
465 static void compute_coupling_strategy(AC3EncodeContext *s)
466 {
467     int blk, ch;
468     int got_cpl_snr;
469
470     /* set coupling use flags for each block/channel */
471     /* TODO: turn coupling on/off and adjust start band based on bit usage */
472     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
473         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
474         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
475             block->channel_in_cpl[ch] = s->cpl_on;
476     }
477
478     /* enable coupling for each block if at least 2 channels have coupling
479        enabled for that block */
480     got_cpl_snr = 0;
481     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
482         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
483         block->num_cpl_channels = 0;
484         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
485             block->num_cpl_channels += block->channel_in_cpl[ch];
486         block->cpl_in_use = block->num_cpl_channels > 1;
487         if (!block->cpl_in_use) {
488             block->num_cpl_channels = 0;
489             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
490                 block->channel_in_cpl[ch] = 0;
491         }
492
493         block->new_cpl_strategy = !blk;
494         if (blk) {
495             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
496                 if (block->channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
497                     block->new_cpl_strategy = 1;
498                     break;
499                 }
500             }
501         }
502         block->new_cpl_leak = block->new_cpl_strategy;
503
504         if (!blk || (block->cpl_in_use && !got_cpl_snr)) {
505             block->new_snr_offsets = 1;
506             if (block->cpl_in_use)
507                 got_cpl_snr = 1;
508         } else {
509             block->new_snr_offsets = 0;
510         }
511     }
512
513     /* set bandwidth for each channel */
514     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
515         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
516         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
517             if (block->channel_in_cpl[ch])
518                 block->end_freq[ch] = s->start_freq[CPL_CH];
519             else
520                 block->end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
521         }
522     }
523 }
524
525
526 /**
527  * Calculate a single coupling coordinate.
528  */
529 static inline float calc_cpl_coord(float energy_ch, float energy_cpl)
530 {
531     float coord = 0.125;
532     if (energy_cpl > 0)
533         coord *= sqrtf(energy_ch / energy_cpl);
534     return coord;
535 }
536
537
538 /**
539  * Calculate coupling channel and coupling coordinates.
540  * TODO: Currently this is only used for the floating-point encoder. I was
541  *       able to make it work for the fixed-point encoder, but quality was
542  *       generally lower in most cases than not using coupling. If a more
543  *       adaptive coupling strategy were to be implemented it might be useful
544  *       at that time to use coupling for the fixed-point encoder as well.
545  */
546 static void apply_channel_coupling(AC3EncodeContext *s)
547 {
548 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
549     DECLARE_ALIGNED(16, float,   cpl_coords)      [AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][16] = {{{0}}};
550     DECLARE_ALIGNED(16, int32_t, fixed_cpl_coords)[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][16] = {{{0}}};
551     int blk, ch, bnd, i, j;
552     CoefSumType energy[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][16] = {{{0}}};
553     int num_cpl_coefs = s->num_cpl_subbands * 12;
554
555     /* calculate coupling channel from fbw channels */
556     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
557         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
558         CoefType *cpl_coef = &block->mdct_coef[CPL_CH][s->start_freq[CPL_CH]];
559         if (!block->cpl_in_use)
560             continue;
561         memset(cpl_coef-1, 0, (num_cpl_coefs+4) * sizeof(*cpl_coef));
562         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
563             CoefType *ch_coef = &block->mdct_coef[ch][s->start_freq[CPL_CH]];
564             if (!block->channel_in_cpl[ch])
565                 continue;
566             for (i = 0; i < num_cpl_coefs; i++)
567                 cpl_coef[i] += ch_coef[i];
568         }
569         /* note: coupling start bin % 4 will always be 1 and num_cpl_coefs
570                  will always be a multiple of 12, so we need to subtract 1 from
571                  the start and add 4 to the length when using optimized
572                  functions which require 16-byte alignment. */
573
574         /* coefficients must be clipped to +/- 1.0 in order to be encoded */
575         s->dsp.vector_clipf(cpl_coef-1, cpl_coef-1, -1.0f, 1.0f, num_cpl_coefs+4);
576
577         /* scale coupling coefficients from float to 24-bit fixed-point */
578         s->ac3dsp.float_to_fixed24(&block->fixed_coef[CPL_CH][s->start_freq[CPL_CH]-1],
579                                    cpl_coef-1, num_cpl_coefs+4);
580     }
581
582     /* calculate energy in each band in coupling channel and each fbw channel */
583     /* TODO: possibly use SIMD to speed up energy calculation */
584     bnd = 0;
585     i = s->start_freq[CPL_CH];
586     while (i < s->cpl_end_freq) {
587         int band_size = s->cpl_band_sizes[bnd];
588         for (ch = CPL_CH; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
589             for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
590                 AC3Block *block = &s->blocks[blk];
591                 if (!block->cpl_in_use || (ch > CPL_CH && !block->channel_in_cpl[ch]))
592                     continue;
593                 for (j = 0; j < band_size; j++) {
594                     CoefType v = block->mdct_coef[ch][i+j];
595                     MAC_COEF(energy[blk][ch][bnd], v, v);
596                 }
597             }
598         }
599         i += band_size;
600         bnd++;
601     }
602
603     /* determine which blocks to send new coupling coordinates for */
604     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
605         AC3Block *block  = &s->blocks[blk];
606         AC3Block *block0 = blk ? &s->blocks[blk-1] : NULL;
607         int new_coords = 0;
608         CoefSumType coord_diff[AC3_MAX_CHANNELS] = {0,};
609
610         if (block->cpl_in_use) {
611             /* calculate coupling coordinates for all blocks and calculate the
612                average difference between coordinates in successive blocks */
613             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
614                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
615                     continue;
616
617                 for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
618                     cpl_coords[blk][ch][bnd] = calc_cpl_coord(energy[blk][ch][bnd],
619                                                               energy[blk][CPL_CH][bnd]);
620                     if (blk > 0 && block0->cpl_in_use &&
621                         block0->channel_in_cpl[ch]) {
622                         coord_diff[ch] += fabs(cpl_coords[blk-1][ch][bnd] -
623                                                cpl_coords[blk  ][ch][bnd]);
624                     }
625                 }
626                 coord_diff[ch] /= s->num_cpl_bands;
627             }
628
629             /* send new coordinates if this is the first block, if previous
630              * block did not use coupling but this block does, the channels
631              * using coupling has changed from the previous block, or the
632              * coordinate difference from the last block for any channel is
633              * greater than a threshold value. */
634             if (blk == 0) {
635                 new_coords = 1;
636             } else if (!block0->cpl_in_use) {
637                 new_coords = 1;
638             } else {
639                 for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
640                     if (block->channel_in_cpl[ch] && !block0->channel_in_cpl[ch]) {
641                         new_coords = 1;
642                         break;
643                     }
644                 }
645                 if (!new_coords) {
646                     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
647                         if (block->channel_in_cpl[ch] && coord_diff[ch] > 0.04) {
648                             new_coords = 1;
649                             break;
650                         }
651                     }
652                 }
653             }
654         }
655         block->new_cpl_coords = new_coords;
656     }
657
658     /* calculate final coupling coordinates, taking into account reusing of
659        coordinates in successive blocks */
660     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
661         blk = 0;
662         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
663             int blk1;
664             CoefSumType energy_cpl;
665             AC3Block *block  = &s->blocks[blk];
666
667             if (!block->cpl_in_use) {
668                 blk++;
669                 continue;
670             }
671
672             energy_cpl = energy[blk][CPL_CH][bnd];
673             blk1 = blk+1;
674             while (!s->blocks[blk1].new_cpl_coords && blk1 < AC3_MAX_BLOCKS) {
675                 if (s->blocks[blk1].cpl_in_use)
676                     energy_cpl += energy[blk1][CPL_CH][bnd];
677                 blk1++;
678             }
679
680             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
681                 CoefType energy_ch;
682                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
683                     continue;
684                 energy_ch = energy[blk][ch][bnd];
685                 blk1 = blk+1;
686                 while (!s->blocks[blk1].new_cpl_coords && blk1 < AC3_MAX_BLOCKS) {
687                     if (s->blocks[blk1].cpl_in_use)
688                         energy_ch += energy[blk1][ch][bnd];
689                     blk1++;
690                 }
691                 cpl_coords[blk][ch][bnd] = calc_cpl_coord(energy_ch, energy_cpl);
692             }
693             blk = blk1;
694         }
695     }
696
697     /* calculate exponents/mantissas for coupling coordinates */
698     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
699         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
700         if (!block->cpl_in_use || !block->new_cpl_coords)
701             continue;
702
703         s->ac3dsp.float_to_fixed24(fixed_cpl_coords[blk][1],
704                                    cpl_coords[blk][1],
705                                    s->fbw_channels * 16);
706         s->ac3dsp.extract_exponents(block->cpl_coord_exp[1],
707                                     fixed_cpl_coords[blk][1],
708                                     s->fbw_channels * 16);
709
710         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
711             int bnd, min_exp, max_exp, master_exp;
712
713             /* determine master exponent */
714             min_exp = max_exp = block->cpl_coord_exp[ch][0];
715             for (bnd = 1; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
716                 int exp = block->cpl_coord_exp[ch][bnd];
717                 min_exp = FFMIN(exp, min_exp);
718                 max_exp = FFMAX(exp, max_exp);
719             }
720             master_exp = ((max_exp - 15) + 2) / 3;
721             master_exp = FFMAX(master_exp, 0);
722             while (min_exp < master_exp * 3)
723                 master_exp--;
724             for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
725                 block->cpl_coord_exp[ch][bnd] = av_clip(block->cpl_coord_exp[ch][bnd] -
726                                                         master_exp * 3, 0, 15);
727             }
728             block->cpl_master_exp[ch] = master_exp;
729
730             /* quantize mantissas */
731             for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
732                 int cpl_exp  = block->cpl_coord_exp[ch][bnd];
733                 int cpl_mant = (fixed_cpl_coords[blk][ch][bnd] << (5 + cpl_exp + master_exp * 3)) >> 24;
734                 if (cpl_exp == 15)
735                     cpl_mant >>= 1;
736                 else
737                     cpl_mant -= 16;
738
739                 block->cpl_coord_mant[ch][bnd] = cpl_mant;
740             }
741         }
742     }
743
744     if (s->eac3) {
745         /* set first cpl coords */
746         int first_cpl_coords[AC3_MAX_CHANNELS];
747         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
748             first_cpl_coords[ch] = 1;
749         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
750             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
751             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
752                 if (block->channel_in_cpl[ch]) {
753                     if (first_cpl_coords[ch]) {
754                         block->new_cpl_coords = 2;
755                         first_cpl_coords[ch]  = 0;
756                     }
757                 } else {
758                     first_cpl_coords[ch] = 1;
759                 }
760             }
761         }
762
763         /* set first cpl leak */
764         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
765             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
766             if (block->cpl_in_use) {
767                 block->new_cpl_leak = 2;
768                 break;
769             }
770         }
771     }
772 #endif /* CONFIG_AC3ENC_FLOAT */
773 }
774
775
776 /**
777  * Determine rematrixing flags for each block and band.
778  */
779 static void compute_rematrixing_strategy(AC3EncodeContext *s)
780 {
781     int nb_coefs;
782     int blk, bnd, i;
783     AC3Block *block, *block0;
784
785     if (s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO)
786         return;
787
788     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
789         block = &s->blocks[blk];
790         block->new_rematrixing_strategy = !blk;
791
792         if (!s->rematrixing_enabled) {
793             block0 = block;
794             continue;
795         }
796
797         block->num_rematrixing_bands = 4;
798         if (block->cpl_in_use) {
799             block->num_rematrixing_bands -= (s->start_freq[CPL_CH] <= 61);
800             block->num_rematrixing_bands -= (s->start_freq[CPL_CH] == 37);
801             if (blk && block->num_rematrixing_bands != block0->num_rematrixing_bands)
802                 block->new_rematrixing_strategy = 1;
803         }
804         nb_coefs = FFMIN(block->end_freq[1], block->end_freq[2]);
805
806         for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++) {
807             /* calculate calculate sum of squared coeffs for one band in one block */
808             int start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
809             int end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
810             CoefSumType sum[4] = {0,};
811             for (i = start; i < end; i++) {
812                 CoefType lt = block->mdct_coef[1][i];
813                 CoefType rt = block->mdct_coef[2][i];
814                 CoefType md = lt + rt;
815                 CoefType sd = lt - rt;
816                 MAC_COEF(sum[0], lt, lt);
817                 MAC_COEF(sum[1], rt, rt);
818                 MAC_COEF(sum[2], md, md);
819                 MAC_COEF(sum[3], sd, sd);
820             }
821
822             /* compare sums to determine if rematrixing will be used for this band */
823             if (FFMIN(sum[2], sum[3]) < FFMIN(sum[0], sum[1]))
824                 block->rematrixing_flags[bnd] = 1;
825             else
826                 block->rematrixing_flags[bnd] = 0;
827
828             /* determine if new rematrixing flags will be sent */
829             if (blk &&
830                 block->rematrixing_flags[bnd] != block0->rematrixing_flags[bnd]) {
831                 block->new_rematrixing_strategy = 1;
832             }
833         }
834         block0 = block;
835     }
836 }
837
838
839 /**
840  * Apply stereo rematrixing to coefficients based on rematrixing flags.
841  */
842 static void apply_rematrixing(AC3EncodeContext *s)
843 {
844     int nb_coefs;
845     int blk, bnd, i;
846     int start, end;
847     uint8_t *flags;
848
849     if (!s->rematrixing_enabled)
850         return;
851
852     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
853         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
854         if (block->new_rematrixing_strategy)
855             flags = block->rematrixing_flags;
856         nb_coefs = FFMIN(block->end_freq[1], block->end_freq[2]);
857         for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++) {
858             if (flags[bnd]) {
859                 start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
860                 end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
861                 for (i = start; i < end; i++) {
862                     int32_t lt = block->fixed_coef[1][i];
863                     int32_t rt = block->fixed_coef[2][i];
864                     block->fixed_coef[1][i] = (lt + rt) >> 1;
865                     block->fixed_coef[2][i] = (lt - rt) >> 1;
866                 }
867             }
868         }
869     }
870 }
871
872
873 /**
874  * Initialize exponent tables.
875  */
876 static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
877 {
878     int expstr, i, grpsize;
879
880     for (expstr = EXP_D15-1; expstr <= EXP_D45-1; expstr++) {
881         grpsize = 3 << expstr;
882         for (i = 12; i < 256; i++) {
883             exponent_group_tab[0][expstr][i] = (i + grpsize - 4) / grpsize;
884             exponent_group_tab[1][expstr][i] = (i              ) / grpsize;
885         }
886     }
887     /* LFE */
888     exponent_group_tab[0][0][7] = 2;
889 }
890
891
892 /**
893  * Extract exponents from the MDCT coefficients.
894  * This takes into account the normalization that was done to the input samples
895  * by adjusting the exponents by the exponent shift values.
896  */
897 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
898 {
899     int blk, ch;
900
901     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++) {
902         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
903             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
904             s->ac3dsp.extract_exponents(block->exp[ch], block->fixed_coef[ch],
905                                         AC3_MAX_COEFS);
906         }
907     }
908 }
909
910
911 /**
912  * Exponent Difference Threshold.
913  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
914  */
915 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 500
916
917
918 /**
919  * Calculate exponent strategies for all channels.
920  * Array arrangement is reversed to simplify the per-channel calculation.
921  */
922 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
923 {
924     int ch, blk, blk1;
925
926     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
927         uint8_t *exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
928         uint8_t *exp          = s->blocks[0].exp[ch];
929         int exp_diff;
930
931         /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
932            reused in the next frame */
933         exp_strategy[0] = EXP_NEW;
934         exp += AC3_MAX_COEFS;
935         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++, exp += AC3_MAX_COEFS) {
936             if ((ch == CPL_CH && (!s->blocks[blk].cpl_in_use || !s->blocks[blk-1].cpl_in_use)) ||
937                 (ch  > CPL_CH && (s->blocks[blk].channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]))) {
938                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
939                 continue;
940             }
941             exp_diff = s->dsp.sad[0](NULL, exp, exp - AC3_MAX_COEFS, 16, 16);
942             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
943             if (ch == CPL_CH && exp_diff > (EXP_DIFF_THRESHOLD * (s->blocks[blk].end_freq[ch] - s->start_freq[ch]) / AC3_MAX_COEFS))
944                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
945             else if (ch > CPL_CH && exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
946                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
947         }
948
949         /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
950            recoded, we use a coarse encoding */
951         blk = 0;
952         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
953             blk1 = blk + 1;
954             while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
955                 blk1++;
956             switch (blk1 - blk) {
957             case 1:  exp_strategy[blk] = EXP_D45; break;
958             case 2:
959             case 3:  exp_strategy[blk] = EXP_D25; break;
960             default: exp_strategy[blk] = EXP_D15; break;
961             }
962             blk = blk1;
963         }
964     }
965     if (s->lfe_on) {
966         ch = s->lfe_channel;
967         s->exp_strategy[ch][0] = EXP_D15;
968         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
969             s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
970     }
971 }
972
973
974 /**
975  * Update the exponents so that they are the ones the decoder will decode.
976  */
977 static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp, int nb_exps, int exp_strategy,
978                                     int cpl)
979 {
980     int nb_groups, i, k;
981
982     nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_exps] * 3;
983
984     /* for each group, compute the minimum exponent */
985     switch(exp_strategy) {
986     case EXP_D25:
987         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
988             uint8_t exp_min = exp[k];
989             if (exp[k+1] < exp_min)
990                 exp_min = exp[k+1];
991             exp[i-cpl] = exp_min;
992             k += 2;
993         }
994         break;
995     case EXP_D45:
996         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
997             uint8_t exp_min = exp[k];
998             if (exp[k+1] < exp_min)
999                 exp_min = exp[k+1];
1000             if (exp[k+2] < exp_min)
1001                 exp_min = exp[k+2];
1002             if (exp[k+3] < exp_min)
1003                 exp_min = exp[k+3];
1004             exp[i-cpl] = exp_min;
1005             k += 4;
1006         }
1007         break;
1008     }
1009
1010     /* constraint for DC exponent */
1011     if (!cpl && exp[0] > 15)
1012         exp[0] = 15;
1013
1014     /* decrease the delta between each groups to within 2 so that they can be
1015        differentially encoded */
1016     for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
1017         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i-1] + 2);
1018     i--;
1019     while (--i >= 0)
1020         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i+1] + 2);
1021
1022     if (cpl)
1023         exp[-1] = exp[0] & ~1;
1024
1025     /* now we have the exponent values the decoder will see */
1026     switch (exp_strategy) {
1027     case EXP_D25:
1028         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 2)-cpl; i > 0; i--) {
1029             uint8_t exp1 = exp[i-cpl];
1030             exp[k--] = exp1;
1031             exp[k--] = exp1;
1032         }
1033         break;
1034     case EXP_D45:
1035         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 4)-cpl; i > 0; i--) {
1036             exp[k] = exp[k-1] = exp[k-2] = exp[k-3] = exp[i-cpl];
1037             k -= 4;
1038         }
1039         break;
1040     }
1041 }
1042
1043
1044 /**
1045  * Encode exponents from original extracted form to what the decoder will see.
1046  * This copies and groups exponents based on exponent strategy and reduces
1047  * deltas between adjacent exponent groups so that they can be differentially
1048  * encoded.
1049  */
1050 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
1051 {
1052     int blk, blk1, ch, cpl;
1053     uint8_t *exp, *exp_strategy;
1054     int nb_coefs, num_reuse_blocks;
1055
1056     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++) {
1057         exp          = s->blocks[0].exp[ch] + s->start_freq[ch];
1058         exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
1059
1060         cpl = (ch == CPL_CH);
1061         blk = 0;
1062         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
1063             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1064             if (cpl && !block->cpl_in_use) {
1065                 exp += AC3_MAX_COEFS;
1066                 blk++;
1067                 continue;
1068             }
1069             nb_coefs = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
1070             blk1 = blk + 1;
1071
1072             /* count the number of EXP_REUSE blocks after the current block
1073                and set exponent reference block pointers */
1074             block->exp_ref_block[ch] = block;
1075             while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE) {
1076                 s->blocks[blk1].exp_ref_block[ch] = block;
1077                 blk1++;
1078             }
1079             num_reuse_blocks = blk1 - blk - 1;
1080
1081             /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
1082             s->ac3dsp.ac3_exponent_min(exp-s->start_freq[ch], num_reuse_blocks,
1083                                        AC3_MAX_COEFS);
1084
1085             encode_exponents_blk_ch(exp, nb_coefs, exp_strategy[blk], cpl);
1086
1087             exp += AC3_MAX_COEFS * (num_reuse_blocks + 1);
1088             blk = blk1;
1089         }
1090     }
1091 }
1092
1093
1094 /**
1095  * Group exponents.
1096  * 3 delta-encoded exponents are in each 7-bit group. The number of groups
1097  * varies depending on exponent strategy and bandwidth.
1098  */
1099 static void group_exponents(AC3EncodeContext *s)
1100 {
1101     int blk, ch, i, cpl;
1102     int group_size, nb_groups, bit_count;
1103     uint8_t *p;
1104     int delta0, delta1, delta2;
1105     int exp0, exp1;
1106
1107     bit_count = 0;
1108     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1109         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1110         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1111             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
1112             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
1113                 continue;
1114             cpl = (ch == CPL_CH);
1115             group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
1116             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
1117             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
1118             p = block->exp[ch] + s->start_freq[ch] - cpl;
1119
1120             /* DC exponent */
1121             exp1 = *p++;
1122             block->grouped_exp[ch][0] = exp1;
1123
1124             /* remaining exponents are delta encoded */
1125             for (i = 1; i <= nb_groups; i++) {
1126                 /* merge three delta in one code */
1127                 exp0   = exp1;
1128                 exp1   = p[0];
1129                 p     += group_size;
1130                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
1131                 av_assert2(delta0 >= 0 && delta0 <= 4);
1132
1133                 exp0   = exp1;
1134                 exp1   = p[0];
1135                 p     += group_size;
1136                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
1137                 av_assert2(delta1 >= 0 && delta1 <= 4);
1138
1139                 exp0   = exp1;
1140                 exp1   = p[0];
1141                 p     += group_size;
1142                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
1143                 av_assert2(delta2 >= 0 && delta2 <= 4);
1144
1145                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
1146             }
1147         }
1148     }
1149
1150     s->exponent_bits = bit_count;
1151 }
1152
1153
1154 /**
1155  * Calculate final exponents from the supplied MDCT coefficients and exponent shift.
1156  * Extract exponents from MDCT coefficients, calculate exponent strategies,
1157  * and encode final exponents.
1158  */
1159 static void process_exponents(AC3EncodeContext *s)
1160 {
1161     extract_exponents(s);
1162
1163     compute_exp_strategy(s);
1164
1165     encode_exponents(s);
1166
1167     group_exponents(s);
1168
1169     emms_c();
1170 }
1171
1172
1173 /**
1174  * Count frame bits that are based solely on fixed parameters.
1175  * This only has to be run once when the encoder is initialized.
1176  */
1177 static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
1178 {
1179     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
1180     int blk;
1181     int frame_bits;
1182
1183     /* assumptions:
1184      *   no dynamic range codes
1185      *   bit allocation parameters do not change between blocks
1186      *   no delta bit allocation
1187      *   no skipped data
1188      *   no auxilliary data
1189      *   no E-AC-3 metadata
1190      */
1191
1192     /* header */
1193     frame_bits = 16; /* sync info */
1194     if (s->eac3) {
1195         /* bitstream info header */
1196         frame_bits += 35;
1197         frame_bits += 1 + 1 + 1;
1198         /* audio frame header */
1199         frame_bits += 2;
1200         frame_bits += 10;
1201         /* exponent strategy */
1202         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1203             frame_bits += 2 * s->fbw_channels + s->lfe_on;
1204         /* converter exponent strategy */
1205         frame_bits += s->fbw_channels * 5;
1206         /* snr offsets */
1207         frame_bits += 10;
1208         /* block start info */
1209         frame_bits++;
1210     } else {
1211         frame_bits += 49;
1212         frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
1213     }
1214
1215     /* audio blocks */
1216     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1217         if (!s->eac3) {
1218             /* block switch flags */
1219             frame_bits += s->fbw_channels;
1220
1221             /* dither flags */
1222             frame_bits += s->fbw_channels;
1223         }
1224
1225         /* dynamic range */
1226         frame_bits++;
1227
1228         /* spectral extension */
1229         if (s->eac3)
1230             frame_bits++;
1231
1232         if (!s->eac3) {
1233             /* exponent strategy */
1234             frame_bits += 2 * s->fbw_channels;
1235             if (s->lfe_on)
1236                 frame_bits++;
1237
1238             /* bit allocation params */
1239             frame_bits++;
1240             if (!blk)
1241                 frame_bits += 2 + 2 + 2 + 2 + 3;
1242         }
1243
1244         /* converter snr offset */
1245         if (s->eac3)
1246             frame_bits++;
1247
1248         if (!s->eac3) {
1249             /* delta bit allocation */
1250             frame_bits++;
1251
1252             /* skipped data */
1253             frame_bits++;
1254         }
1255     }
1256
1257     /* auxiliary data */
1258     frame_bits++;
1259
1260     /* CRC */
1261     frame_bits += 1 + 16;
1262
1263     s->frame_bits_fixed = frame_bits;
1264 }
1265
1266
1267 /**
1268  * Initialize bit allocation.
1269  * Set default parameter codes and calculate parameter values.
1270  */
1271 static void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
1272 {
1273     int ch;
1274
1275     /* init default parameters */
1276     s->slow_decay_code = 2;
1277     s->fast_decay_code = 1;
1278     s->slow_gain_code  = 1;
1279     s->db_per_bit_code = s->eac3 ? 2 : 3;
1280     s->floor_code      = 7;
1281     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++)
1282         s->fast_gain_code[ch] = 4;
1283
1284     /* initial snr offset */
1285     s->coarse_snr_offset = 40;
1286
1287     /* compute real values */
1288     /* currently none of these values change during encoding, so we can just
1289        set them once at initialization */
1290     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
1291     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
1292     s->bit_alloc.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
1293     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
1294     s->bit_alloc.floor      = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
1295     s->bit_alloc.cpl_fast_leak = 0;
1296     s->bit_alloc.cpl_slow_leak = 0;
1297
1298     count_frame_bits_fixed(s);
1299 }
1300
1301
1302 /**
1303  * Count the bits used to encode the frame, minus exponents and mantissas.
1304  * Bits based on fixed parameters have already been counted, so now we just
1305  * have to add the bits based on parameters that change during encoding.
1306  */
1307 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
1308 {
1309     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1310     int blk, ch;
1311     int frame_bits = 0;
1312
1313     /* header */
1314     if (s->eac3) {
1315         /* coupling */
1316         if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
1317             frame_bits++;
1318             for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1319                 AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1320                 frame_bits++;
1321                 if (block->new_cpl_strategy)
1322                     frame_bits++;
1323             }
1324         }
1325         /* coupling exponent strategy */
1326         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1327             frame_bits += 2 * s->blocks[blk].cpl_in_use;
1328     } else {
1329         if (opt->audio_production_info)
1330             frame_bits += 7;
1331         if (s->bitstream_id == 6) {
1332             if (opt->extended_bsi_1)
1333                 frame_bits += 14;
1334             if (opt->extended_bsi_2)
1335                 frame_bits += 14;
1336         }
1337     }
1338
1339     /* audio blocks */
1340     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1341         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1342
1343         /* coupling strategy */
1344         if (!s->eac3)
1345             frame_bits++;
1346         if (block->new_cpl_strategy) {
1347             if (!s->eac3)
1348                 frame_bits++;
1349             if (block->cpl_in_use) {
1350                 if (s->eac3)
1351                     frame_bits++;
1352                 if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO)
1353                     frame_bits += s->fbw_channels;
1354                 if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1355                     frame_bits++;
1356                 frame_bits += 4 + 4;
1357                 if (s->eac3)
1358                     frame_bits++;
1359                 else
1360                     frame_bits += s->num_cpl_subbands - 1;
1361             }
1362         }
1363
1364         /* coupling coordinates */
1365         if (block->cpl_in_use) {
1366             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1367                 if (block->channel_in_cpl[ch]) {
1368                     if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords != 2)
1369                         frame_bits++;
1370                     if (block->new_cpl_coords) {
1371                         frame_bits += 2;
1372                         frame_bits += (4 + 4) * s->num_cpl_bands;
1373                     }
1374                 }
1375             }
1376         }
1377
1378         /* stereo rematrixing */
1379         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1380             if (!s->eac3 || blk > 0)
1381                 frame_bits++;
1382             if (s->blocks[blk].new_rematrixing_strategy)
1383                 frame_bits += block->num_rematrixing_bands;
1384         }
1385
1386         /* bandwidth codes & gain range */
1387         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1388             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1389                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
1390                     frame_bits += 6;
1391                 frame_bits += 2;
1392             }
1393         }
1394
1395         /* coupling exponent strategy */
1396         if (!s->eac3 && block->cpl_in_use)
1397             frame_bits += 2;
1398
1399         /* snr offsets and fast gain codes */
1400         if (!s->eac3) {
1401             frame_bits++;
1402             if (block->new_snr_offsets)
1403                 frame_bits += 6 + (s->channels + block->cpl_in_use) * (4 + 3);
1404         }
1405
1406         /* coupling leak info */
1407         if (block->cpl_in_use) {
1408             if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
1409                 frame_bits++;
1410             if (block->new_cpl_leak)
1411                 frame_bits += 3 + 3;
1412         }
1413     }
1414
1415     s->frame_bits = s->frame_bits_fixed + frame_bits;
1416 }
1417
1418
1419 /**
1420  * Finalize the mantissa bit count by adding in the grouped mantissas.
1421  */
1422 static int compute_mantissa_size_final(int mant_cnt[5])
1423 {
1424     // bap=1 : 3 mantissas in 5 bits
1425     int bits = (mant_cnt[1] / 3) * 5;
1426     // bap=2 : 3 mantissas in 7 bits
1427     // bap=4 : 2 mantissas in 7 bits
1428     bits += ((mant_cnt[2] / 3) + (mant_cnt[4] >> 1)) * 7;
1429     // bap=3 : each mantissa is 3 bits
1430     bits += mant_cnt[3] * 3;
1431     return bits;
1432 }
1433
1434
1435 /**
1436  * Calculate masking curve based on the final exponents.
1437  * Also calculate the power spectral densities to use in future calculations.
1438  */
1439 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
1440 {
1441     int blk, ch;
1442
1443     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1444         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1445         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1446             /* We only need psd and mask for calculating bap.
1447                Since we currently do not calculate bap when exponent
1448                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
1449             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1450                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], s->start_freq[ch],
1451                                           block->end_freq[ch], block->psd[ch],
1452                                           block->band_psd[ch]);
1453                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, block->band_psd[ch],
1454                                            s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
1455                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
1456                                            ch == s->lfe_channel,
1457                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
1458                                            block->mask[ch]);
1459             }
1460         }
1461     }
1462 }
1463
1464
1465 /**
1466  * Ensure that bap for each block and channel point to the current bap_buffer.
1467  * They may have been switched during the bit allocation search.
1468  */
1469 static void reset_block_bap(AC3EncodeContext *s)
1470 {
1471     int blk, ch;
1472     int channels = s->channels + 1;
1473     if (s->blocks[0].bap[0] == s->bap_buffer)
1474         return;
1475     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1476         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
1477             s->blocks[blk].bap[ch] = &s->bap_buffer[AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
1478         }
1479     }
1480 }
1481
1482
1483 /**
1484  * Run the bit allocation with a given SNR offset.
1485  * This calculates the bit allocation pointers that will be used to determine
1486  * the quantization of each mantissa.
1487  * @return the number of bits needed for mantissas if the given SNR offset is
1488  *         is used.
1489  */
1490 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
1491 {
1492     int blk, ch;
1493     int mantissa_bits;
1494     int mant_cnt[5];
1495
1496     snr_offset = (snr_offset - 240) << 2;
1497
1498     reset_block_bap(s);
1499     mantissa_bits = 0;
1500     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1501         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1502         AC3Block *ref_block;
1503         int av_uninit(ch0);
1504         int got_cpl = !block->cpl_in_use;
1505         // initialize grouped mantissa counts. these are set so that they are
1506         // padded to the next whole group size when bits are counted in
1507         // compute_mantissa_size_final
1508         mant_cnt[0] = mant_cnt[3] = 0;
1509         mant_cnt[1] = mant_cnt[2] = 2;
1510         mant_cnt[4] = 1;
1511         for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1512             if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1513                 ch0     = ch - 1;
1514                 ch      = CPL_CH;
1515                 got_cpl = 1;
1516             }
1517
1518             /* Currently the only bit allocation parameters which vary across
1519                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
1520                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
1521                whenever we reuse exponents. */
1522             ref_block = block->exp_ref_block[ch];
1523             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1524                 s->ac3dsp.bit_alloc_calc_bap(ref_block->mask[ch], ref_block->psd[ch],
1525                                              s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
1526                                              snr_offset, s->bit_alloc.floor,
1527                                              ff_ac3_bap_tab, ref_block->bap[ch]);
1528             }
1529             mantissa_bits += s->ac3dsp.compute_mantissa_size(mant_cnt,
1530                                                              ref_block->bap[ch]+s->start_freq[ch],
1531                                                              block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]);
1532             if (ch == CPL_CH)
1533                 ch = ch0;
1534         }
1535         mantissa_bits += compute_mantissa_size_final(mant_cnt);
1536     }
1537     return mantissa_bits;
1538 }
1539
1540
1541 /**
1542  * Constant bitrate bit allocation search.
1543  * Find the largest SNR offset that will allow data to fit in the frame.
1544  */
1545 static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1546 {
1547     int ch;
1548     int bits_left;
1549     int snr_offset, snr_incr;
1550
1551     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
1552     if (bits_left < 0)
1553         return AVERROR(EINVAL);
1554
1555     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
1556
1557     /* if previous frame SNR offset was 1023, check if current frame can also
1558        use SNR offset of 1023. if so, skip the search. */
1559     if ((snr_offset | s->fine_snr_offset[1]) == 1023) {
1560         if (bit_alloc(s, 1023) <= bits_left)
1561             return 0;
1562     }
1563
1564     while (snr_offset >= 0 &&
1565            bit_alloc(s, snr_offset) > bits_left) {
1566         snr_offset -= 64;
1567     }
1568     if (snr_offset < 0)
1569         return AVERROR(EINVAL);
1570
1571     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1572     for (snr_incr = 64; snr_incr > 0; snr_incr >>= 2) {
1573         while (snr_offset + snr_incr <= 1023 &&
1574                bit_alloc(s, snr_offset + snr_incr) <= bits_left) {
1575             snr_offset += snr_incr;
1576             FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1577         }
1578     }
1579     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1580     reset_block_bap(s);
1581
1582     s->coarse_snr_offset = snr_offset >> 4;
1583     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++)
1584         s->fine_snr_offset[ch] = snr_offset & 0xF;
1585
1586     return 0;
1587 }
1588
1589
1590 /**
1591  * Downgrade exponent strategies to reduce the bits used by the exponents.
1592  * This is a fallback for when bit allocation fails with the normal exponent
1593  * strategies.  Each time this function is run it only downgrades the
1594  * strategy in 1 channel of 1 block.
1595  * @return non-zero if downgrade was unsuccessful
1596  */
1597 static int downgrade_exponents(AC3EncodeContext *s)
1598 {
1599     int ch, blk;
1600
1601     for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk >= 0; blk--) {
1602         for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1603             if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_D15) {
1604                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_D25;
1605                 return 0;
1606             }
1607         }
1608     }
1609     for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk >= 0; blk--) {
1610         for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1611             if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_D25) {
1612                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_D45;
1613                 return 0;
1614             }
1615         }
1616     }
1617     /* block 0 cannot reuse exponents, so only downgrade D45 to REUSE if
1618        the block number > 0 */
1619     for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk > 0; blk--) {
1620         for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1621             if (s->exp_strategy[ch][blk] > EXP_REUSE) {
1622                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
1623                 return 0;
1624             }
1625         }
1626     }
1627     return -1;
1628 }
1629
1630
1631 /**
1632  * Perform bit allocation search.
1633  * Finds the SNR offset value that maximizes quality and fits in the specified
1634  * frame size.  Output is the SNR offset and a set of bit allocation pointers
1635  * used to quantize the mantissas.
1636  */
1637 static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1638 {
1639     int ret;
1640
1641     count_frame_bits(s);
1642
1643     bit_alloc_masking(s);
1644
1645     ret = cbr_bit_allocation(s);
1646     while (ret) {
1647         /* fallback 1: disable channel coupling */
1648         if (s->cpl_on) {
1649             s->cpl_on = 0;
1650             compute_coupling_strategy(s);
1651             compute_rematrixing_strategy(s);
1652             apply_rematrixing(s);
1653             process_exponents(s);
1654             ret = compute_bit_allocation(s);
1655             continue;
1656         }
1657
1658         /* fallback 2: downgrade exponents */
1659         if (!downgrade_exponents(s)) {
1660             extract_exponents(s);
1661             encode_exponents(s);
1662             group_exponents(s);
1663             ret = compute_bit_allocation(s);
1664             continue;
1665         }
1666
1667         /* fallbacks were not enough... */
1668         break;
1669     }
1670
1671     return ret;
1672 }
1673
1674
1675 /**
1676  * Symmetric quantization on 'levels' levels.
1677  */
1678 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
1679 {
1680     int v = (((levels * c) >> (24 - e)) + levels) >> 1;
1681     av_assert2(v >= 0 && v < levels);
1682     return v;
1683 }
1684
1685
1686 /**
1687  * Asymmetric quantization on 2^qbits levels.
1688  */
1689 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
1690 {
1691     int lshift, m, v;
1692
1693     lshift = e + qbits - 24;
1694     if (lshift >= 0)
1695         v = c << lshift;
1696     else
1697         v = c >> (-lshift);
1698     /* rounding */
1699     v = (v + 1) >> 1;
1700     m = (1 << (qbits-1));
1701     if (v >= m)
1702         v = m - 1;
1703     av_assert2(v >= -m);
1704     return v & ((1 << qbits)-1);
1705 }
1706
1707
1708 /**
1709  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
1710  */
1711 static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3Mant *s, int32_t *fixed_coef,
1712                                       uint8_t *exp, uint8_t *bap,
1713                                       uint16_t *qmant, int start_freq,
1714                                       int end_freq)
1715 {
1716     int i;
1717
1718     for (i = start_freq; i < end_freq; i++) {
1719         int v;
1720         int c = fixed_coef[i];
1721         int e = exp[i];
1722         int b = bap[i];
1723         switch (b) {
1724         case 0:
1725             v = 0;
1726             break;
1727         case 1:
1728             v = sym_quant(c, e, 3);
1729             switch (s->mant1_cnt) {
1730             case 0:
1731                 s->qmant1_ptr = &qmant[i];
1732                 v = 9 * v;
1733                 s->mant1_cnt = 1;
1734                 break;
1735             case 1:
1736                 *s->qmant1_ptr += 3 * v;
1737                 s->mant1_cnt = 2;
1738                 v = 128;
1739                 break;
1740             default:
1741                 *s->qmant1_ptr += v;
1742                 s->mant1_cnt = 0;
1743                 v = 128;
1744                 break;
1745             }
1746             break;
1747         case 2:
1748             v = sym_quant(c, e, 5);
1749             switch (s->mant2_cnt) {
1750             case 0:
1751                 s->qmant2_ptr = &qmant[i];
1752                 v = 25 * v;
1753                 s->mant2_cnt = 1;
1754                 break;
1755             case 1:
1756                 *s->qmant2_ptr += 5 * v;
1757                 s->mant2_cnt = 2;
1758                 v = 128;
1759                 break;
1760             default:
1761                 *s->qmant2_ptr += v;
1762                 s->mant2_cnt = 0;
1763                 v = 128;
1764                 break;
1765             }
1766             break;
1767         case 3:
1768             v = sym_quant(c, e, 7);
1769             break;
1770         case 4:
1771             v = sym_quant(c, e, 11);
1772             switch (s->mant4_cnt) {
1773             case 0:
1774                 s->qmant4_ptr = &qmant[i];
1775                 v = 11 * v;
1776                 s->mant4_cnt = 1;
1777                 break;
1778             default:
1779                 *s->qmant4_ptr += v;
1780                 s->mant4_cnt = 0;
1781                 v = 128;
1782                 break;
1783             }
1784             break;
1785         case 5:
1786             v = sym_quant(c, e, 15);
1787             break;
1788         case 14:
1789             v = asym_quant(c, e, 14);
1790             break;
1791         case 15:
1792             v = asym_quant(c, e, 16);
1793             break;
1794         default:
1795             v = asym_quant(c, e, b - 1);
1796             break;
1797         }
1798         qmant[i] = v;
1799     }
1800 }
1801
1802
1803 /**
1804  * Quantize mantissas using coefficients, exponents, and bit allocation pointers.
1805  */
1806 static void quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
1807 {
1808     int blk, ch, ch0=0, got_cpl;
1809
1810     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1811         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1812         AC3Block *ref_block;
1813         AC3Mant m = { 0 };
1814
1815         got_cpl = !block->cpl_in_use;
1816         for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1817             if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1818                 ch0     = ch - 1;
1819                 ch      = CPL_CH;
1820                 got_cpl = 1;
1821             }
1822             ref_block = block->exp_ref_block[ch];
1823             quantize_mantissas_blk_ch(&m, block->fixed_coef[ch],
1824                                       ref_block->exp[ch],
1825                                       ref_block->bap[ch], block->qmant[ch],
1826                                       s->start_freq[ch], block->end_freq[ch]);
1827             if (ch == CPL_CH)
1828                 ch = ch0;
1829         }
1830     }
1831 }
1832
1833
1834 /**
1835  * Write the AC-3 frame header to the output bitstream.
1836  */
1837 static void ac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1838 {
1839     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1840
1841     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
1842     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
1843     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
1844     put_bits(&s->pb, 6,  s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min) / 2);
1845     put_bits(&s->pb, 5,  s->bitstream_id);
1846     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
1847     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
1848     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
1849         put_bits(&s->pb, 2, s->center_mix_level);
1850     if (s->channel_mode & 0x04)
1851         put_bits(&s->pb, 2, s->surround_mix_level);
1852     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1853         put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_mode);
1854     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
1855     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);
1856     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
1857     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
1858     put_bits(&s->pb, 1, opt->audio_production_info);
1859     if (opt->audio_production_info) {
1860         put_bits(&s->pb, 5, opt->mixing_level - 80);
1861         put_bits(&s->pb, 2, opt->room_type);
1862     }
1863     put_bits(&s->pb, 1, opt->copyright);
1864     put_bits(&s->pb, 1, opt->original);
1865     if (s->bitstream_id == 6) {
1866         /* alternate bit stream syntax */
1867         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_1);
1868         if (opt->extended_bsi_1) {
1869             put_bits(&s->pb, 2, opt->preferred_stereo_downmix);
1870             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_center_mix_level);
1871             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_surround_mix_level);
1872             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_center_mix_level);
1873             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_surround_mix_level);
1874         }
1875         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_2);
1876         if (opt->extended_bsi_2) {
1877             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_ex_mode);
1878             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_headphone_mode);
1879             put_bits(&s->pb, 1, opt->ad_converter_type);
1880             put_bits(&s->pb, 9, 0);     /* xbsi2 and encinfo : reserved */
1881         }
1882     } else {
1883     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
1884     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
1885     }
1886     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
1887 }
1888
1889
1890 /**
1891  * Write the E-AC-3 frame header to the output bitstream.
1892  */
1893 static void eac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1894 {
1895     int blk, ch;
1896     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1897
1898     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);                   /* sync word */
1899
1900     /* BSI header */
1901     put_bits(&s->pb,  2, 0);                        /* stream type = independent */
1902     put_bits(&s->pb,  3, 0);                        /* substream id = 0 */
1903     put_bits(&s->pb, 11, (s->frame_size / 2) - 1);  /* frame size */
1904     if (s->bit_alloc.sr_shift) {
1905         put_bits(&s->pb, 2, 0x3);                   /* fscod2 */
1906         put_bits(&s->pb, 2, s->bit_alloc.sr_code);  /* sample rate code */
1907     } else {
1908         put_bits(&s->pb, 2, s->bit_alloc.sr_code);  /* sample rate code */
1909         put_bits(&s->pb, 2, 0x3);                   /* number of blocks = 6 */
1910     }
1911     put_bits(&s->pb, 3, s->channel_mode);           /* audio coding mode */
1912     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on);                 /* LFE channel indicator */
1913     put_bits(&s->pb, 5, s->bitstream_id);           /* bitstream id (EAC3=16) */
1914     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);      /* dialogue normalization level */
1915     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no compression gain */
1916     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no mixing metadata */
1917     /* TODO: mixing metadata */
1918     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no info metadata */
1919     /* TODO: info metadata */
1920     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no additional bit stream info */
1921
1922     /* frame header */
1923     put_bits(&s->pb, 1, 1);                         /* exponent strategy syntax = each block */
1924     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* aht enabled = no */
1925     put_bits(&s->pb, 2, 0);                         /* snr offset strategy = 1 */
1926     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* transient pre-noise processing enabled = no */
1927     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* block switch syntax enabled = no */
1928     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* dither flag syntax enabled = no */
1929     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* bit allocation model syntax enabled = no */
1930     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* fast gain codes enabled = no */
1931     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* dba syntax enabled = no */
1932     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* skip field syntax enabled = no */
1933     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* spx enabled = no */
1934     /* coupling strategy use flags */
1935     if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
1936         put_bits(&s->pb, 1, s->blocks[0].cpl_in_use);
1937         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1938             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1939             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
1940             if (block->new_cpl_strategy)
1941                 put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
1942         }
1943     }
1944     /* exponent strategy */
1945     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1946         for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1947             put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
1948     if (s->lfe_on) {
1949         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1950             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
1951     }
1952     /* E-AC-3 to AC-3 converter exponent strategy (unfortunately not optional...) */
1953     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1954         put_bits(&s->pb, 5, 0);
1955     /* snr offsets */
1956     put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
1957     put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[1]);
1958     /* block start info */
1959     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1960 }
1961
1962
1963 /**
1964  * Write one audio block to the output bitstream.
1965  */
1966 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int blk)
1967 {
1968     int ch, i, baie, bnd, got_cpl;
1969     int av_uninit(ch0);
1970     AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1971
1972     /* block switching */
1973     if (!s->eac3) {
1974         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1975             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1976     }
1977
1978     /* dither flags */
1979     if (!s->eac3) {
1980         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1981             put_bits(&s->pb, 1, 1);
1982     }
1983
1984     /* dynamic range codes */
1985     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1986
1987     /* spectral extension */
1988     if (s->eac3)
1989         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1990
1991     /* channel coupling */
1992     if (!s->eac3)
1993         put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
1994     if (block->new_cpl_strategy) {
1995         if (!s->eac3)
1996             put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
1997         if (block->cpl_in_use) {
1998             int start_sub, end_sub;
1999             if (s->eac3)
2000                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* enhanced coupling */
2001             if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO) {
2002                 for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
2003                     put_bits(&s->pb, 1, block->channel_in_cpl[ch]);
2004             }
2005             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
2006                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* phase flags in use */
2007             start_sub = (s->start_freq[CPL_CH] - 37) / 12;
2008             end_sub   = (s->cpl_end_freq       - 37) / 12;
2009             put_bits(&s->pb, 4, start_sub);
2010             put_bits(&s->pb, 4, end_sub - 3);
2011             /* coupling band structure */
2012             if (s->eac3) {
2013                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* use default */
2014             } else {
2015                 for (bnd = start_sub+1; bnd < end_sub; bnd++)
2016                     put_bits(&s->pb, 1, ff_eac3_default_cpl_band_struct[bnd]);
2017             }
2018         }
2019     }
2020
2021     /* coupling coordinates */
2022     if (block->cpl_in_use) {
2023         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2024             if (block->channel_in_cpl[ch]) {
2025                 if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords != 2)
2026                     put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_coords);
2027                 if (block->new_cpl_coords) {
2028                     put_bits(&s->pb, 2, block->cpl_master_exp[ch]);
2029                     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
2030                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_exp [ch][bnd]);
2031                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_mant[ch][bnd]);
2032                     }
2033                 }
2034             }
2035         }
2036     }
2037
2038     /* stereo rematrixing */
2039     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
2040         if (!s->eac3 || blk > 0)
2041             put_bits(&s->pb, 1, block->new_rematrixing_strategy);
2042         if (block->new_rematrixing_strategy) {
2043             /* rematrixing flags */
2044             for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++)
2045                 put_bits(&s->pb, 1, block->rematrixing_flags[bnd]);
2046         }
2047     }
2048
2049     /* exponent strategy */
2050     if (!s->eac3) {
2051         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
2052             put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
2053         if (s->lfe_on)
2054             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
2055     }
2056
2057     /* bandwidth */
2058     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2059         if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE && !block->channel_in_cpl[ch])
2060             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code);
2061     }
2062
2063     /* exponents */
2064     for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
2065         int nb_groups;
2066         int cpl = (ch == CPL_CH);
2067
2068         if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE)
2069             continue;
2070
2071         /* DC exponent */
2072         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0] >> cpl);
2073
2074         /* exponent groups */
2075         nb_groups = exponent_group_tab[cpl][s->exp_strategy[ch][blk]-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
2076         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
2077             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
2078
2079         /* gain range info */
2080         if (ch != s->lfe_channel && !cpl)
2081             put_bits(&s->pb, 2, 0);
2082     }
2083
2084     /* bit allocation info */
2085     if (!s->eac3) {
2086         baie = (blk == 0);
2087         put_bits(&s->pb, 1, baie);
2088         if (baie) {
2089             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
2090             put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
2091             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
2092             put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
2093             put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
2094         }
2095     }
2096
2097     /* snr offset */
2098     if (!s->eac3) {
2099         put_bits(&s->pb, 1, block->new_snr_offsets);
2100         if (block->new_snr_offsets) {
2101             put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
2102             for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
2103                 put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
2104                 put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
2105             }
2106         }
2107     } else {
2108         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no converter snr offset */
2109     }
2110
2111     /* coupling leak */
2112     if (block->cpl_in_use) {
2113         if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
2114             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_leak);
2115         if (block->new_cpl_leak) {
2116             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_fast_leak);
2117             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_slow_leak);
2118         }
2119     }
2120
2121     if (!s->eac3) {
2122         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
2123         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
2124     }
2125
2126     /* mantissas */
2127     got_cpl = !block->cpl_in_use;
2128     for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
2129         int b, q;
2130         AC3Block *ref_block;
2131
2132         if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
2133             ch0     = ch - 1;
2134             ch      = CPL_CH;
2135             got_cpl = 1;
2136         }
2137         ref_block = block->exp_ref_block[ch];
2138         for (i = s->start_freq[ch]; i < block->end_freq[ch]; i++) {
2139             q = block->qmant[ch][i];
2140             b = ref_block->bap[ch][i];
2141             switch (b) {
2142             case 0:                                         break;
2143             case 1: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   5, q); break;
2144             case 2: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   7, q); break;
2145             case 3:               put_bits(&s->pb,   3, q); break;
2146             case 4: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   7, q); break;
2147             case 14:              put_bits(&s->pb,  14, q); break;
2148             case 15:              put_bits(&s->pb,  16, q); break;
2149             default:              put_bits(&s->pb, b-1, q); break;
2150             }
2151         }
2152         if (ch == CPL_CH)
2153             ch = ch0;
2154     }
2155 }
2156
2157
2158 /** CRC-16 Polynomial */
2159 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
2160
2161
2162 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
2163 {
2164     unsigned int c;
2165
2166     c = 0;
2167     while (a) {
2168         if (a & 1)
2169             c ^= b;
2170         a = a >> 1;
2171         b = b << 1;
2172         if (b & (1 << 16))
2173             b ^= poly;
2174     }
2175     return c;
2176 }
2177
2178
2179 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
2180 {
2181     unsigned int r;
2182     r = 1;
2183     while (n) {
2184         if (n & 1)
2185             r = mul_poly(r, a, poly);
2186         a = mul_poly(a, a, poly);
2187         n >>= 1;
2188     }
2189     return r;
2190 }
2191
2192
2193 /**
2194  * Fill the end of the frame with 0's and compute the two CRCs.
2195  */
2196 static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
2197 {
2198     const AVCRC *crc_ctx = av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI);
2199     int frame_size_58, pad_bytes, crc1, crc2_partial, crc2, crc_inv;
2200     uint8_t *frame;
2201
2202     frame_size_58 = ((s->frame_size >> 2) + (s->frame_size >> 4)) << 1;
2203
2204     /* pad the remainder of the frame with zeros */
2205     av_assert2(s->frame_size * 8 - put_bits_count(&s->pb) >= 18);
2206     flush_put_bits(&s->pb);
2207     frame = s->pb.buf;
2208     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
2209     av_assert2(pad_bytes >= 0);
2210     if (pad_bytes > 0)
2211         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
2212
2213     if (s->eac3) {
2214         /* compute crc2 */
2215         crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + 2, s->frame_size - 5);
2216     } else {
2217     /* compute crc1 */
2218     /* this is not so easy because it is at the beginning of the data... */
2219     crc1    = av_bswap16(av_crc(crc_ctx, 0, frame + 4, frame_size_58 - 4));
2220     crc_inv = s->crc_inv[s->frame_size > s->frame_size_min];
2221     crc1    = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
2222     AV_WB16(frame + 2, crc1);
2223
2224     /* compute crc2 */
2225     crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + frame_size_58,
2226                           s->frame_size - frame_size_58 - 3);
2227     }
2228     crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
2229     /* ensure crc2 does not match sync word by flipping crcrsv bit if needed */
2230     if (crc2 == 0x770B) {
2231         frame[s->frame_size - 3] ^= 0x1;
2232         crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
2233     }
2234     crc2 = av_bswap16(crc2);
2235     AV_WB16(frame + s->frame_size - 2, crc2);
2236 }
2237
2238
2239 /**
2240  * Write the frame to the output bitstream.
2241  */
2242 static void output_frame(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
2243 {
2244     int blk;
2245
2246     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
2247
2248     if (s->eac3)
2249         eac3_output_frame_header(s);
2250     else
2251         ac3_output_frame_header(s);
2252
2253     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
2254         output_audio_block(s, blk);
2255
2256     output_frame_end(s);
2257 }
2258
2259
2260 static void dprint_options(AVCodecContext *avctx)
2261 {
2262 #ifdef DEBUG
2263     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2264     AC3EncOptions *opt = &s->options;
2265     char strbuf[32];
2266
2267     switch (s->bitstream_id) {
2268     case  6:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (alt syntax)",       32); break;
2269     case  8:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (standard)",         32); break;
2270     case  9:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet half-rate)",   32); break;
2271     case 10:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet quater-rate)", 32); break;
2272     case 16:  av_strlcpy(strbuf, "E-AC-3 (enhanced)",       32); break;
2273     default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR");
2274     }
2275     av_dlog(avctx, "bitstream_id: %s (%d)\n", strbuf, s->bitstream_id);
2276     av_dlog(avctx, "sample_fmt: %s\n", av_get_sample_fmt_name(avctx->sample_fmt));
2277     av_get_channel_layout_string(strbuf, 32, s->channels, avctx->channel_layout);
2278     av_dlog(avctx, "channel_layout: %s\n", strbuf);
2279     av_dlog(avctx, "sample_rate: %d\n", s->sample_rate);
2280     av_dlog(avctx, "bit_rate: %d\n", s->bit_rate);
2281     if (s->cutoff)
2282         av_dlog(avctx, "cutoff: %d\n", s->cutoff);
2283
2284     av_dlog(avctx, "per_frame_metadata: %s\n",
2285             opt->allow_per_frame_metadata?"on":"off");
2286     if (s->has_center)
2287         av_dlog(avctx, "center_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->center_mix_level,
2288                 s->center_mix_level);
2289     else
2290         av_dlog(avctx, "center_mixlev: {not written}\n");
2291     if (s->has_surround)
2292         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->surround_mix_level,
2293                 s->surround_mix_level);
2294     else
2295         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: {not written}\n");
2296     if (opt->audio_production_info) {
2297         av_dlog(avctx, "mixing_level: %ddB\n", opt->mixing_level);
2298         switch (opt->room_type) {
2299         case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2300         case 1:  av_strlcpy(strbuf, "large", 32);        break;
2301         case 2:  av_strlcpy(strbuf, "small", 32);        break;
2302         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->room_type);
2303         }
2304         av_dlog(avctx, "room_type: %s\n", strbuf);
2305     } else {
2306         av_dlog(avctx, "mixing_level: {not written}\n");
2307         av_dlog(avctx, "room_type: {not written}\n");
2308     }
2309     av_dlog(avctx, "copyright: %s\n", opt->copyright?"on":"off");
2310     av_dlog(avctx, "dialnorm: %ddB\n", opt->dialogue_level);
2311     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
2312         switch (opt->dolby_surround_mode) {
2313         case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2314         case 1:  av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
2315         case 2:  av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
2316         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_mode);
2317         }
2318         av_dlog(avctx, "dsur_mode: %s\n", strbuf);
2319     } else {
2320         av_dlog(avctx, "dsur_mode: {not written}\n");
2321     }
2322     av_dlog(avctx, "original: %s\n", opt->original?"on":"off");
2323
2324     if (s->bitstream_id == 6) {
2325         if (opt->extended_bsi_1) {
2326             switch (opt->preferred_stereo_downmix) {
2327             case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2328             case 1:  av_strlcpy(strbuf, "ltrt", 32);         break;
2329             case 2:  av_strlcpy(strbuf, "loro", 32);         break;
2330             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->preferred_stereo_downmix);
2331             }
2332             av_dlog(avctx, "dmix_mode: %s\n", strbuf);
2333             av_dlog(avctx, "ltrt_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
2334                     opt->ltrt_center_mix_level, s->ltrt_center_mix_level);
2335             av_dlog(avctx, "ltrt_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
2336                     opt->ltrt_surround_mix_level, s->ltrt_surround_mix_level);
2337             av_dlog(avctx, "loro_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
2338                     opt->loro_center_mix_level, s->loro_center_mix_level);
2339             av_dlog(avctx, "loro_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
2340                     opt->loro_surround_mix_level, s->loro_surround_mix_level);
2341         } else {
2342             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 1: {not written}\n");
2343         }
2344         if (opt->extended_bsi_2) {
2345             switch (opt->dolby_surround_ex_mode) {
2346             case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2347             case 1:  av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
2348             case 2:  av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
2349             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_ex_mode);
2350             }
2351             av_dlog(avctx, "dsurex_mode: %s\n", strbuf);
2352             switch (opt->dolby_headphone_mode) {
2353             case 0:  av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
2354             case 1:  av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
2355             case 2:  av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
2356             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_headphone_mode);
2357             }
2358             av_dlog(avctx, "dheadphone_mode: %s\n", strbuf);
2359
2360             switch (opt->ad_converter_type) {
2361             case 0:  av_strlcpy(strbuf, "standard", 32); break;
2362             case 1:  av_strlcpy(strbuf, "hdcd", 32);     break;
2363             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->ad_converter_type);
2364             }
2365             av_dlog(avctx, "ad_conv_type: %s\n", strbuf);
2366         } else {
2367             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 2: {not written}\n");
2368         }
2369     }
2370 #endif
2371 }
2372
2373
2374 #define FLT_OPTION_THRESHOLD 0.01
2375
2376 static int validate_float_option(float v, const float *v_list, int v_list_size)
2377 {
2378     int i;
2379
2380     for (i = 0; i < v_list_size; i++) {
2381         if (v < (v_list[i] + FLT_OPTION_THRESHOLD) &&
2382             v > (v_list[i] - FLT_OPTION_THRESHOLD))
2383             break;
2384     }
2385     if (i == v_list_size)
2386         return -1;
2387
2388     return i;
2389 }
2390
2391
2392 static void validate_mix_level(void *log_ctx, const char *opt_name,
2393                                float *opt_param, const float *list,
2394                                int list_size, int default_value, int min_value,
2395                                int *ctx_param)
2396 {
2397     int mixlev = validate_float_option(*opt_param, list, list_size);
2398     if (mixlev < min_value) {
2399         mixlev = default_value;
2400         if (*opt_param >= 0.0) {
2401             av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "requested %s is not valid. using "
2402                    "default value: %0.3f\n", opt_name, list[mixlev]);
2403         }
2404     }
2405     *opt_param = list[mixlev];
2406     *ctx_param = mixlev;
2407 }
2408
2409
2410 /**
2411  * Validate metadata options as set by AVOption system.
2412  * These values can optionally be changed per-frame.
2413  */
2414 static int validate_metadata(AVCodecContext *avctx)
2415 {
2416     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2417     AC3EncOptions *opt = &s->options;
2418
2419     /* validate mixing levels */
2420     if (s->has_center) {
2421         validate_mix_level(avctx, "center_mix_level", &opt->center_mix_level,
2422                            cmixlev_options, CMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
2423                            &s->center_mix_level);
2424     }
2425     if (s->has_surround) {
2426         validate_mix_level(avctx, "surround_mix_level", &opt->surround_mix_level,
2427                            surmixlev_options, SURMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
2428                            &s->surround_mix_level);
2429     }
2430
2431     /* set audio production info flag */
2432     if (opt->mixing_level >= 0 || opt->room_type >= 0) {
2433         if (opt->mixing_level < 0) {
2434             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "mixing_level must be set if "
2435                    "room_type is set\n");
2436             return AVERROR(EINVAL);
2437         }
2438         if (opt->mixing_level < 80) {
2439             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mixing level. must be between "
2440                    "80dB and 111dB\n");
2441             return AVERROR(EINVAL);
2442         }
2443         /* default room type */
2444         if (opt->room_type < 0)
2445             opt->room_type = 0;
2446         opt->audio_production_info = 1;
2447     } else {
2448         opt->audio_production_info = 0;
2449     }
2450
2451     /* set extended bsi 1 flag */
2452     if ((s->has_center || s->has_surround) &&
2453         (opt->preferred_stereo_downmix >= 0 ||
2454          opt->ltrt_center_mix_level   >= 0 ||
2455          opt->ltrt_surround_mix_level >= 0 ||
2456          opt->loro_center_mix_level   >= 0 ||
2457          opt->loro_surround_mix_level >= 0)) {
2458         /* default preferred stereo downmix */
2459         if (opt->preferred_stereo_downmix < 0)
2460             opt->preferred_stereo_downmix = 0;
2461         /* validate Lt/Rt center mix level */
2462         validate_mix_level(avctx, "ltrt_center_mix_level",
2463                            &opt->ltrt_center_mix_level, extmixlev_options,
2464                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
2465                            &s->ltrt_center_mix_level);
2466         /* validate Lt/Rt surround mix level */
2467         validate_mix_level(avctx, "ltrt_surround_mix_level",
2468                            &opt->ltrt_surround_mix_level, extmixlev_options,
2469                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
2470                            &s->ltrt_surround_mix_level);
2471         /* validate Lo/Ro center mix level */
2472         validate_mix_level(avctx, "loro_center_mix_level",
2473                            &opt->loro_center_mix_level, extmixlev_options,
2474                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
2475                            &s->loro_center_mix_level);
2476         /* validate Lo/Ro surround mix level */
2477         validate_mix_level(avctx, "loro_surround_mix_level",
2478                            &opt->loro_surround_mix_level, extmixlev_options,
2479                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
2480                            &s->loro_surround_mix_level);
2481         opt->extended_bsi_1 = 1;
2482     } else {
2483         opt->extended_bsi_1 = 0;
2484     }
2485
2486     /* set extended bsi 2 flag */
2487     if (opt->dolby_surround_ex_mode >= 0 ||
2488         opt->dolby_headphone_mode   >= 0 ||
2489         opt->ad_converter_type      >= 0) {
2490         /* default dolby surround ex mode */
2491         if (opt->dolby_surround_ex_mode < 0)
2492             opt->dolby_surround_ex_mode = 0;
2493         /* default dolby headphone mode */
2494         if (opt->dolby_headphone_mode < 0)
2495             opt->dolby_headphone_mode = 0;
2496         /* default A/D converter type */
2497         if (opt->ad_converter_type < 0)
2498             opt->ad_converter_type = 0;
2499         opt->extended_bsi_2 = 1;
2500     } else {
2501         opt->extended_bsi_2 = 0;
2502     }
2503
2504     /* set bitstream id for alternate bitstream syntax */
2505     if (opt->extended_bsi_1 || opt->extended_bsi_2) {
2506         if (s->bitstream_id > 8 && s->bitstream_id < 11) {
2507             static int warn_once = 1;
2508             if (warn_once) {
2509                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "alternate bitstream syntax is "
2510                        "not compatible with reduced samplerates. writing of "
2511                        "extended bitstream information will be disabled.\n");
2512                 warn_once = 0;
2513             }
2514         } else {
2515             s->bitstream_id = 6;
2516         }
2517     }
2518
2519     return 0;
2520 }
2521
2522
2523 /**
2524  * Encode a single AC-3 frame.
2525  */
2526 static int ac3_encode_frame(AVCodecContext *avctx, unsigned char *frame,
2527                             int buf_size, void *data)
2528 {
2529     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2530     const SampleType *samples = data;
2531     int ret;
2532
2533     if (!s->eac3 && s->options.allow_per_frame_metadata) {
2534         ret = validate_metadata(avctx);
2535         if (ret)
2536             return ret;
2537     }
2538
2539     if (s->bit_alloc.sr_code == 1 || s->eac3)
2540         adjust_frame_size(s);
2541
2542     deinterleave_input_samples(s, samples);
2543
2544     apply_mdct(s);
2545
2546     scale_coefficients(s);
2547
2548     s->cpl_on = s->cpl_enabled;
2549     compute_coupling_strategy(s);
2550
2551     if (s->cpl_on)
2552         apply_channel_coupling(s);
2553
2554     compute_rematrixing_strategy(s);
2555
2556     apply_rematrixing(s);
2557
2558     process_exponents(s);
2559
2560     ret = compute_bit_allocation(s);
2561     if (ret) {
2562         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Bit allocation failed. Try increasing the bitrate.\n");
2563         return ret;
2564     }
2565
2566     quantize_mantissas(s);
2567
2568     output_frame(s, frame);
2569
2570     return s->frame_size;
2571 }
2572
2573
2574 /**
2575  * Finalize encoding and free any memory allocated by the encoder.
2576  */
2577 static av_cold int ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
2578 {
2579     int blk, ch;
2580     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2581
2582     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
2583         av_freep(&s->planar_samples[ch]);
2584     av_freep(&s->planar_samples);
2585     av_freep(&s->bap_buffer);
2586     av_freep(&s->bap1_buffer);
2587     av_freep(&s->mdct_coef_buffer);
2588     av_freep(&s->fixed_coef_buffer);
2589     av_freep(&s->exp_buffer);
2590     av_freep(&s->grouped_exp_buffer);
2591     av_freep(&s->psd_buffer);
2592     av_freep(&s->band_psd_buffer);
2593     av_freep(&s->mask_buffer);
2594     av_freep(&s->qmant_buffer);
2595     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2596         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2597         av_freep(&block->bap);
2598         av_freep(&block->mdct_coef);
2599         av_freep(&block->fixed_coef);
2600         av_freep(&block->exp);
2601         av_freep(&block->grouped_exp);
2602         av_freep(&block->psd);
2603         av_freep(&block->band_psd);
2604         av_freep(&block->mask);
2605         av_freep(&block->qmant);
2606     }
2607
2608     mdct_end(&s->mdct);
2609
2610     av_freep(&avctx->coded_frame);
2611     return 0;
2612 }
2613
2614
2615 /**
2616  * Set channel information during initialization.
2617  */
2618 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
2619                                     int64_t *channel_layout)
2620 {
2621     int ch_layout;
2622
2623     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
2624         return AVERROR(EINVAL);
2625     if ((uint64_t)*channel_layout > 0x7FF)
2626         return AVERROR(EINVAL);
2627     ch_layout = *channel_layout;
2628     if (!ch_layout)
2629         ch_layout = avcodec_guess_channel_layout(channels, CODEC_ID_AC3, NULL);
2630
2631     s->lfe_on       = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
2632     s->channels     = channels;
2633     s->fbw_channels = channels - s->lfe_on;
2634     s->lfe_channel  = s->lfe_on ? s->fbw_channels + 1 : -1;
2635     if (s->lfe_on)
2636         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2637
2638     switch (ch_layout) {
2639     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
2640     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
2641     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
2642     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
2643     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
2644     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
2645     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
2646     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
2647     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
2648     default:
2649         return AVERROR(EINVAL);
2650     }
2651     s->has_center   = (s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO;
2652     s->has_surround =  s->channel_mode & 0x04;
2653
2654     s->channel_map  = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
2655     *channel_layout = ch_layout;
2656     if (s->lfe_on)
2657         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2658
2659     return 0;
2660 }
2661
2662
2663 static av_cold int validate_options(AVCodecContext *avctx, AC3EncodeContext *s)
2664 {
2665     int i, ret, max_sr;
2666
2667     /* validate channel layout */
2668     if (!avctx->channel_layout) {
2669         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
2670                                       "encoder will guess the layout, but it "
2671                                       "might be incorrect.\n");
2672     }
2673     ret = set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout);
2674     if (ret) {
2675         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
2676         return ret;
2677     }
2678
2679     /* validate sample rate */
2680     /* note: max_sr could be changed from 2 to 5 for E-AC-3 once we find a
2681              decoder that supports half sample rate so we can validate that
2682              the generated files are correct. */
2683     max_sr = s->eac3 ? 2 : 8;
2684     for (i = 0; i <= max_sr; i++) {
2685         if ((ff_ac3_sample_rate_tab[i % 3] >> (i / 3)) == avctx->sample_rate)
2686             break;
2687     }
2688     if (i > max_sr) {
2689         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
2690         return AVERROR(EINVAL);
2691     }
2692     s->sample_rate        = avctx->sample_rate;
2693     s->bit_alloc.sr_shift = i / 3;
2694     s->bit_alloc.sr_code  = i % 3;
2695     s->bitstream_id       = s->eac3 ? 16 : 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
2696
2697     /* validate bit rate */
2698     if (s->eac3) {
2699         int max_br, min_br, wpf, min_br_dist, min_br_code;
2700
2701         /* calculate min/max bitrate */
2702         max_br = 2048 * s->sample_rate / AC3_FRAME_SIZE * 16;
2703         min_br = ((s->sample_rate + (AC3_FRAME_SIZE-1)) / AC3_FRAME_SIZE) * 16;
2704         if (avctx->bit_rate < min_br || avctx->bit_rate > max_br) {
2705             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate. must be %d to %d "
2706                    "for this sample rate\n", min_br, max_br);
2707             return AVERROR(EINVAL);
2708         }
2709
2710         /* calculate words-per-frame for the selected bitrate */
2711         wpf = (avctx->bit_rate / 16) * AC3_FRAME_SIZE / s->sample_rate;
2712         av_assert1(wpf > 0 && wpf <= 2048);
2713
2714         /* find the closest AC-3 bitrate code to the selected bitrate.
2715            this is needed for lookup tables for bandwidth and coupling
2716            parameter selection */
2717         min_br_code = -1;
2718         min_br_dist = INT_MAX;
2719         for (i = 0; i < 19; i++) {
2720             int br_dist = abs(ff_ac3_bitrate_tab[i] * 1000 - avctx->bit_rate);
2721             if (br_dist < min_br_dist) {
2722                 min_br_dist = br_dist;
2723                 min_br_code = i;
2724             }
2725         }
2726
2727         /* make sure the minimum frame size is below the average frame size */
2728         s->frame_size_code = min_br_code << 1;
2729         while (wpf > 1 && wpf * s->sample_rate / AC3_FRAME_SIZE * 16 > avctx->bit_rate)
2730             wpf--;
2731         s->frame_size_min = 2 * wpf;
2732     } else {
2733         for (i = 0; i < 19; i++) {
2734             if ((ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift)*1000 == avctx->bit_rate)
2735                 break;
2736         }
2737         if (i == 19) {
2738             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate\n");
2739             return AVERROR(EINVAL);
2740         }
2741         s->frame_size_code = i << 1;
2742         s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
2743     }
2744     s->bit_rate   = avctx->bit_rate;
2745     s->frame_size = s->frame_size_min;
2746
2747     /* validate cutoff */
2748     if (avctx->cutoff < 0) {
2749         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid cutoff frequency\n");
2750         return AVERROR(EINVAL);
2751     }
2752     s->cutoff = avctx->cutoff;
2753     if (s->cutoff > (s->sample_rate >> 1))
2754         s->cutoff = s->sample_rate >> 1;
2755
2756     /* validate audio service type / channels combination */
2757     if ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE &&
2758          avctx->channels == 1) ||
2759         ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_COMMENTARY ||
2760           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_EMERGENCY  ||
2761           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_VOICE_OVER)
2762          && avctx->channels > 1)) {
2763         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid audio service type for the "
2764                                     "specified number of channels\n");
2765         return AVERROR(EINVAL);
2766     }
2767
2768     if (!s->eac3) {
2769         ret = validate_metadata(avctx);
2770         if (ret)
2771             return ret;
2772     }
2773
2774     s->rematrixing_enabled = s->options.stereo_rematrixing &&
2775                              (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO);
2776
2777     s->cpl_enabled = s->options.channel_coupling &&
2778                      s->channel_mode >= AC3_CHMODE_STEREO &&
2779                      CONFIG_AC3ENC_FLOAT;
2780
2781     return 0;
2782 }
2783
2784
2785 /**
2786  * Set bandwidth for all channels.
2787  * The user can optionally supply a cutoff frequency. Otherwise an appropriate
2788  * default value will be used.
2789  */
2790 static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s)
2791 {
2792     int blk, ch;
2793     int av_uninit(cpl_start);
2794
2795     if (s->cutoff) {
2796         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
2797         int fbw_coeffs;
2798         fbw_coeffs     = s->cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
2799         s->bandwidth_code = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
2800     } else {
2801         /* use default bandwidth setting */
2802         s->bandwidth_code = ac3_bandwidth_tab[s->fbw_channels-1][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2803     }
2804
2805     /* set number of coefficients for each channel */
2806     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2807         s->start_freq[ch] = 0;
2808         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
2809             s->blocks[blk].end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
2810     }
2811     /* LFE channel always has 7 coefs */
2812     if (s->lfe_on) {
2813         s->start_freq[s->lfe_channel] = 0;
2814         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
2815             s->blocks[blk].end_freq[ch] = 7;
2816     }
2817
2818     /* initialize coupling strategy */
2819     if (s->cpl_enabled) {
2820         if (s->options.cpl_start >= 0) {
2821             cpl_start = s->options.cpl_start;
2822         } else {
2823             cpl_start = ac3_coupling_start_tab[s->channel_mode-2][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2824             if (cpl_start < 0)
2825                 s->cpl_enabled = 0;
2826         }
2827     }
2828     if (s->cpl_enabled) {
2829         int i, cpl_start_band, cpl_end_band;
2830         uint8_t *cpl_band_sizes = s->cpl_band_sizes;
2831
2832         cpl_end_band   = s->bandwidth_code / 4 + 3;
2833         cpl_start_band = av_clip(cpl_start, 0, FFMIN(cpl_end_band-1, 15));
2834
2835         s->num_cpl_subbands = cpl_end_band - cpl_start_band;
2836
2837         s->num_cpl_bands = 1;
2838         *cpl_band_sizes  = 12;
2839         for (i = cpl_start_band + 1; i < cpl_end_band; i++) {
2840             if (ff_eac3_default_cpl_band_struct[i]) {
2841                 *cpl_band_sizes += 12;
2842             } else {
2843                 s->num_cpl_bands++;
2844                 cpl_band_sizes++;
2845                 *cpl_band_sizes = 12;
2846             }
2847         }
2848
2849         s->start_freq[CPL_CH] = cpl_start_band * 12 + 37;
2850         s->cpl_end_freq       = cpl_end_band   * 12 + 37;
2851         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
2852             s->blocks[blk].end_freq[CPL_CH] = s->cpl_end_freq;
2853     }
2854 }
2855
2856
2857 static av_cold int allocate_buffers(AVCodecContext *avctx)
2858 {
2859     int blk, ch;
2860     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2861     int channels = s->channels + 1; /* includes coupling channel */
2862
2863     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->planar_samples, s->channels * sizeof(*s->planar_samples),
2864                      alloc_fail);
2865     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
2866         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->planar_samples[ch],
2867                           (AC3_FRAME_SIZE+AC3_BLOCK_SIZE) * sizeof(**s->planar_samples),
2868                           alloc_fail);
2869     }
2870     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap_buffer,  AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2871                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->bap_buffer),  alloc_fail);
2872     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap1_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2873                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->bap1_buffer), alloc_fail);
2874     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->mdct_coef_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2875                       AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->mdct_coef_buffer), alloc_fail);
2876     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2877                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->exp_buffer), alloc_fail);
2878     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->grouped_exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2879                      128 * sizeof(*s->grouped_exp_buffer), alloc_fail);
2880     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->psd_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2881                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->psd_buffer), alloc_fail);
2882     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->band_psd_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2883                      64 * sizeof(*s->band_psd_buffer), alloc_fail);
2884     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mask_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2885                      64 * sizeof(*s->mask_buffer), alloc_fail);
2886     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->qmant_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2887                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->qmant_buffer), alloc_fail);
2888     if (s->cpl_enabled) {
2889         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2890                          16 * sizeof(*s->cpl_coord_exp_buffer), alloc_fail);
2891         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_mant_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2892                          16 * sizeof(*s->cpl_coord_mant_buffer), alloc_fail);
2893     }
2894     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2895         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2896         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, block->bap, channels * sizeof(*block->bap),
2897                          alloc_fail);
2898         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mdct_coef, channels * sizeof(*block->mdct_coef),
2899                           alloc_fail);
2900         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->exp, channels * sizeof(*block->exp),
2901                           alloc_fail);
2902         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->grouped_exp, channels * sizeof(*block->grouped_exp),
2903                           alloc_fail);
2904         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->psd, channels * sizeof(*block->psd),
2905                           alloc_fail);
2906         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->band_psd, channels * sizeof(*block->band_psd),
2907                           alloc_fail);
2908         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mask, channels * sizeof(*block->mask),
2909                           alloc_fail);
2910         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->qmant, channels * sizeof(*block->qmant),
2911                           alloc_fail);
2912         if (s->cpl_enabled) {
2913             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_exp, channels * sizeof(*block->cpl_coord_exp),
2914                               alloc_fail);
2915             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_mant, channels * sizeof(*block->cpl_coord_mant),
2916                               alloc_fail);
2917         }
2918
2919         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
2920             /* arrangement: block, channel, coeff */
2921             block->bap[ch]         = &s->bap_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2922             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * channels + ch)];
2923             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2924             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * channels + ch)];
2925             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * channels + ch)];
2926             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2927             if (s->cpl_enabled) {
2928                 block->cpl_coord_exp[ch]  = &s->cpl_coord_exp_buffer [16  * (blk * channels + ch)];
2929                 block->cpl_coord_mant[ch] = &s->cpl_coord_mant_buffer[16  * (blk * channels + ch)];
2930             }
2931
2932             /* arrangement: channel, block, coeff */
2933             block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (AC3_MAX_BLOCKS * ch + blk)];
2934             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (AC3_MAX_BLOCKS * ch + blk)];
2935         }
2936     }
2937
2938     if (CONFIG_AC3ENC_FLOAT) {
2939         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->fixed_coef_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * channels *
2940                           AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->fixed_coef_buffer), alloc_fail);
2941         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2942             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2943             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2944                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2945             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2946                 block->fixed_coef[ch] = &s->fixed_coef_buffer[AC3_MAX_COEFS * (AC3_MAX_BLOCKS * ch + blk)];
2947         }
2948     } else {
2949         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2950             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2951             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2952                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2953             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2954                 block->fixed_coef[ch] = (int32_t *)block->mdct_coef[ch];
2955         }
2956     }
2957
2958     return 0;
2959 alloc_fail:
2960     return AVERROR(ENOMEM);
2961 }
2962
2963
2964 /**
2965  * Initialize the encoder.
2966  */
2967 static av_cold int ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
2968 {
2969     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2970     int ret, frame_size_58;
2971
2972     s->eac3 = avctx->codec_id == CODEC_ID_EAC3;
2973
2974     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
2975
2976     ff_ac3_common_init();
2977
2978     ret = validate_options(avctx, s);
2979     if (ret)
2980         return ret;
2981
2982     s->bitstream_mode = avctx->audio_service_type;
2983     if (s->bitstream_mode == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE)
2984         s->bitstream_mode = 0x7;
2985
2986     s->bits_written    = 0;
2987     s->samples_written = 0;
2988
2989     /* calculate crc_inv for both possible frame sizes */
2990     frame_size_58 = (( s->frame_size    >> 2) + ( s->frame_size    >> 4)) << 1;
2991     s->crc_inv[0] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2992     if (s->bit_alloc.sr_code == 1) {
2993         frame_size_58 = (((s->frame_size+2) >> 2) + ((s->frame_size+2) >> 4)) << 1;
2994         s->crc_inv[1] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2995     }
2996
2997     set_bandwidth(s);
2998
2999     exponent_init(s);
3000
3001     bit_alloc_init(s);
3002
3003     ret = mdct_init(avctx, &s->mdct, 9);
3004     if (ret)
3005         goto init_fail;
3006
3007     ret = allocate_buffers(avctx);
3008     if (ret)
3009         goto init_fail;
3010
3011     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
3012
3013     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
3014     ff_ac3dsp_init(&s->ac3dsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
3015
3016     dprint_options(avctx);
3017
3018     return 0;
3019 init_fail:
3020     ac3_encode_close(avctx);
3021     return ret;
3022 }