ac3enc: Add codec-specific options for writing AC-3 metadata.
[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 "libavutil/audioconvert.h"
33 #include "libavutil/avassert.h"
34 #include "libavutil/crc.h"
35 #include "libavutil/opt.h"
36 #include "avcodec.h"
37 #include "put_bits.h"
38 #include "dsputil.h"
39 #include "ac3dsp.h"
40 #include "ac3.h"
41 #include "audioconvert.h"
42
43
44 #ifndef CONFIG_AC3ENC_FLOAT
45 #define CONFIG_AC3ENC_FLOAT 0
46 #endif
47
48
49 /** Maximum number of exponent groups. +1 for separate DC exponent. */
50 #define AC3_MAX_EXP_GROUPS 85
51
52 /* stereo rematrixing algorithms */
53 #define AC3_REMATRIXING_IS_STATIC 0x1
54 #define AC3_REMATRIXING_SUMS    0
55 #define AC3_REMATRIXING_NONE    1
56 #define AC3_REMATRIXING_ALWAYS  3
57
58 /** Scale a float value by 2^bits and convert to an integer. */
59 #define SCALE_FLOAT(a, bits) lrintf((a) * (float)(1 << (bits)))
60
61
62 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
63 #include "ac3enc_float.h"
64 #else
65 #include "ac3enc_fixed.h"
66 #endif
67
68
69 /**
70  * Encoding Options used by AVOption.
71  */
72 typedef struct AC3EncOptions {
73     /* AC-3 metadata options*/
74     int dialogue_level;
75     int bitstream_mode;
76     float center_mix_level;
77     float surround_mix_level;
78     int dolby_surround_mode;
79     int audio_production_info;
80     int mixing_level;
81     int room_type;
82     int copyright;
83     int original;
84     int extended_bsi_1;
85     int preferred_stereo_downmix;
86     float ltrt_center_mix_level;
87     float ltrt_surround_mix_level;
88     float loro_center_mix_level;
89     float loro_surround_mix_level;
90     int extended_bsi_2;
91     int dolby_surround_ex_mode;
92     int dolby_headphone_mode;
93     int ad_converter_type;
94
95     /* other encoding options */
96     int allow_per_frame_metadata;
97 } AC3EncOptions;
98
99 /**
100  * Data for a single audio block.
101  */
102 typedef struct AC3Block {
103     uint8_t  **bap;                             ///< bit allocation pointers (bap)
104     CoefType **mdct_coef;                       ///< MDCT coefficients
105     int32_t  **fixed_coef;                      ///< fixed-point MDCT coefficients
106     uint8_t  **exp;                             ///< original exponents
107     uint8_t  **grouped_exp;                     ///< grouped exponents
108     int16_t  **psd;                             ///< psd per frequency bin
109     int16_t  **band_psd;                        ///< psd per critical band
110     int16_t  **mask;                            ///< masking curve
111     uint16_t **qmant;                           ///< quantized mantissas
112     uint8_t  coeff_shift[AC3_MAX_CHANNELS];     ///< fixed-point coefficient shift values
113     uint8_t  new_rematrixing_strategy;          ///< send new rematrixing flags in this block
114     uint8_t  rematrixing_flags[4];              ///< rematrixing flags
115 } AC3Block;
116
117 /**
118  * AC-3 encoder private context.
119  */
120 typedef struct AC3EncodeContext {
121     AVClass *av_class;                      ///< AVClass used for AVOption
122     AC3EncOptions options;                  ///< encoding options
123     PutBitContext pb;                       ///< bitstream writer context
124     DSPContext dsp;
125     AC3DSPContext ac3dsp;                   ///< AC-3 optimized functions
126     AC3MDCTContext mdct;                    ///< MDCT context
127
128     AC3Block blocks[AC3_MAX_BLOCKS];        ///< per-block info
129
130     int bitstream_id;                       ///< bitstream id                           (bsid)
131     int bitstream_mode;                     ///< bitstream mode                         (bsmod)
132
133     int bit_rate;                           ///< target bit rate, in bits-per-second
134     int sample_rate;                        ///< sampling frequency, in Hz
135
136     int frame_size_min;                     ///< minimum frame size in case rounding is necessary
137     int frame_size;                         ///< current frame size in bytes
138     int frame_size_code;                    ///< frame size code                        (frmsizecod)
139     uint16_t crc_inv[2];
140     int bits_written;                       ///< bit count    (used to avg. bitrate)
141     int samples_written;                    ///< sample count (used to avg. bitrate)
142
143     int fbw_channels;                       ///< number of full-bandwidth channels      (nfchans)
144     int channels;                           ///< total number of channels               (nchans)
145     int lfe_on;                             ///< indicates if there is an LFE channel   (lfeon)
146     int lfe_channel;                        ///< channel index of the LFE channel
147     int has_center;                         ///< indicates if there is a center channel
148     int has_surround;                       ///< indicates if there are one or more surround channels
149     int channel_mode;                       ///< channel mode                           (acmod)
150     const uint8_t *channel_map;             ///< channel map used to reorder channels
151
152     int center_mix_level;                   ///< center mix level code
153     int surround_mix_level;                 ///< surround mix level code
154     int ltrt_center_mix_level;              ///< Lt/Rt center mix level code
155     int ltrt_surround_mix_level;            ///< Lt/Rt surround mix level code
156     int loro_center_mix_level;              ///< Lo/Ro center mix level code
157     int loro_surround_mix_level;            ///< Lo/Ro surround mix level code
158
159     int cutoff;                             ///< user-specified cutoff frequency, in Hz
160     int bandwidth_code[AC3_MAX_CHANNELS];   ///< bandwidth code (0 to 60)               (chbwcod)
161     int nb_coefs[AC3_MAX_CHANNELS];
162
163     int rematrixing;                        ///< determines how rematrixing strategy is calculated
164     int num_rematrixing_bands;              ///< number of rematrixing bands
165
166     /* bitrate allocation control */
167     int slow_gain_code;                     ///< slow gain code                         (sgaincod)
168     int slow_decay_code;                    ///< slow decay code                        (sdcycod)
169     int fast_decay_code;                    ///< fast decay code                        (fdcycod)
170     int db_per_bit_code;                    ///< dB/bit code                            (dbpbcod)
171     int floor_code;                         ///< floor code                             (floorcod)
172     AC3BitAllocParameters bit_alloc;        ///< bit allocation parameters
173     int coarse_snr_offset;                  ///< coarse SNR offsets                     (csnroffst)
174     int fast_gain_code[AC3_MAX_CHANNELS];   ///< fast gain codes (signal-to-mask ratio) (fgaincod)
175     int fine_snr_offset[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< fine SNR offsets                       (fsnroffst)
176     int frame_bits_fixed;                   ///< number of non-coefficient bits for fixed parameters
177     int frame_bits;                         ///< all frame bits except exponents and mantissas
178     int exponent_bits;                      ///< number of bits used for exponents
179
180     /* mantissa encoding */
181     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
182     uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
183
184     SampleType **planar_samples;
185     uint8_t *bap_buffer;
186     uint8_t *bap1_buffer;
187     CoefType *mdct_coef_buffer;
188     int32_t *fixed_coef_buffer;
189     uint8_t *exp_buffer;
190     uint8_t *grouped_exp_buffer;
191     int16_t *psd_buffer;
192     int16_t *band_psd_buffer;
193     int16_t *mask_buffer;
194     uint16_t *qmant_buffer;
195
196     uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS]; ///< exponent strategies
197
198     DECLARE_ALIGNED(16, SampleType, windowed_samples)[AC3_WINDOW_SIZE];
199 } AC3EncodeContext;
200
201
202 #define CMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
203 static const float cmixlev_options[CMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
204     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB
205 };
206
207 #define SURMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
208 static const float surmixlev_options[SURMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
209     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
210 };
211
212 #define EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS 8
213 static const float extmixlev_options[EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
214     LEVEL_PLUS_3DB,  LEVEL_PLUS_1POINT5DB,  LEVEL_ONE,       LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
215     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
216 };
217
218
219 #define OFFSET(param) offsetof(AC3EncodeContext, options.param)
220 #define AC3ENC_PARAM (AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM)
221
222 static const AVOption options[] = {
223 /* Metadata Options */
224 {"per_frame_metadata", "Allow Changing Metadata Per-Frame", OFFSET(allow_per_frame_metadata), FF_OPT_TYPE_INT, 0, 0, 1, AC3ENC_PARAM},
225 /* downmix levels */
226 {"center_mixlev", "Center Mix Level", OFFSET(center_mix_level), FF_OPT_TYPE_FLOAT, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, 0.0, 1.0, AC3ENC_PARAM},
227 {"surround_mixlev", "Surround Mix Level", OFFSET(surround_mix_level), FF_OPT_TYPE_FLOAT, LEVEL_MINUS_6DB, 0.0, 1.0, AC3ENC_PARAM},
228 /* audio production information */
229 {"mixing_level", "Mixing Level", OFFSET(mixing_level), FF_OPT_TYPE_INT, -1, -1, 111, AC3ENC_PARAM},
230 {"room_type", "Room Type", OFFSET(room_type), FF_OPT_TYPE_INT, -1, -1, 2, AC3ENC_PARAM, "room_type"},
231     {"notindicated", "Not Indicated (default)", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, 0, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "room_type"},
232     {"large",        "Large Room",              0, FF_OPT_TYPE_CONST, 1, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "room_type"},
233     {"small",        "Small Room",              0, FF_OPT_TYPE_CONST, 2, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "room_type"},
234 /* other metadata options */
235 {"copyright", "Copyright Bit", OFFSET(copyright), FF_OPT_TYPE_INT, 0, 0, 1, AC3ENC_PARAM},
236 {"dialnorm", "Dialogue Level (dB)", OFFSET(dialogue_level), FF_OPT_TYPE_INT, -31, -31, -1, AC3ENC_PARAM},
237 {"dsur_mode", "Dolby Surround Mode", OFFSET(dolby_surround_mode), FF_OPT_TYPE_INT, 0, 0, 2, AC3ENC_PARAM, "dsur_mode"},
238     {"notindicated", "Not Indicated (default)",    0, FF_OPT_TYPE_CONST, 0, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dsur_mode"},
239     {"on",           "Dolby Surround Encoded",     0, FF_OPT_TYPE_CONST, 1, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dsur_mode"},
240     {"off",          "Not Dolby Surround Encoded", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, 2, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dsur_mode"},
241 {"original", "Original Bit Stream", OFFSET(original), FF_OPT_TYPE_INT, 1, 0, 1, AC3ENC_PARAM},
242 /* extended bitstream information */
243 {"dmix_mode", "Preferred Stereo Downmix Mode", OFFSET(preferred_stereo_downmix), FF_OPT_TYPE_INT, -1, -1, 2, AC3ENC_PARAM, "dmix_mode"},
244     {"notindicated", "Not Indicated (default)", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, 0, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dmix_mode"},
245     {"ltrt", "Lt/Rt Downmix Preferred",         0, FF_OPT_TYPE_CONST, 1, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dmix_mode"},
246     {"loro", "Lo/Ro Downmix Preferred",         0, FF_OPT_TYPE_CONST, 2, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dmix_mode"},
247 {"ltrt_cmixlev", "Lt/Rt Center Mix Level", OFFSET(ltrt_center_mix_level), FF_OPT_TYPE_FLOAT, -1.0, -1.0, 2.0, AC3ENC_PARAM},
248 {"ltrt_surmixlev", "Lt/Rt Surround Mix Level", OFFSET(ltrt_surround_mix_level), FF_OPT_TYPE_FLOAT, -1.0, -1.0, 2.0, AC3ENC_PARAM},
249 {"loro_cmixlev", "Lo/Ro Center Mix Level", OFFSET(loro_center_mix_level), FF_OPT_TYPE_FLOAT, -1.0, -1.0, 2.0, AC3ENC_PARAM},
250 {"loro_surmixlev", "Lo/Ro Surround Mix Level", OFFSET(loro_surround_mix_level), FF_OPT_TYPE_FLOAT, -1.0, -1.0, 2.0, AC3ENC_PARAM},
251 {"dsurex_mode", "Dolby Surround EX Mode", OFFSET(dolby_surround_ex_mode), FF_OPT_TYPE_INT, -1, -1, 2, AC3ENC_PARAM, "dsurex_mode"},
252     {"notindicated", "Not Indicated (default)",       0, FF_OPT_TYPE_CONST, 0, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dsurex_mode"},
253     {"on",           "Dolby Surround EX Encoded",     0, FF_OPT_TYPE_CONST, 1, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dsurex_mode"},
254     {"off",          "Not Dolby Surround EX Encoded", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, 2, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dsurex_mode"},
255 {"dheadphone_mode", "Dolby Headphone Mode", OFFSET(dolby_headphone_mode), FF_OPT_TYPE_INT, -1, -1, 2, AC3ENC_PARAM, "dheadphone_mode"},
256     {"notindicated", "Not Indicated (default)",     0, FF_OPT_TYPE_CONST, 0, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dheadphone_mode"},
257     {"on",           "Dolby Headphone Encoded",     0, FF_OPT_TYPE_CONST, 1, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dheadphone_mode"},
258     {"off",          "Not Dolby Headphone Encoded", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, 2, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dheadphone_mode"},
259 {"ad_conv_type", "A/D Converter Type", OFFSET(ad_converter_type), FF_OPT_TYPE_INT, -1, -1, 1, AC3ENC_PARAM, "ad_conv_type"},
260     {"standard", "Standard (default)", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, 0, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "ad_conv_type"},
261     {"hdcd",     "HDCD",               0, FF_OPT_TYPE_CONST, 1, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "ad_conv_type"},
262 {NULL}
263 };
264
265 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
266 static AVClass ac3enc_class = { "AC-3 Encoder", av_default_item_name,
267                                 options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
268 #else
269 static AVClass ac3enc_class = { "Fixed-Point AC-3 Encoder", av_default_item_name,
270                                 options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
271 #endif
272
273
274 /* prototypes for functions in ac3enc_fixed.c and ac3enc_float.c */
275
276 static av_cold void mdct_end(AC3MDCTContext *mdct);
277
278 static av_cold int mdct_init(AVCodecContext *avctx, AC3MDCTContext *mdct,
279                              int nbits);
280
281 static void mdct512(AC3MDCTContext *mdct, CoefType *out, SampleType *in);
282
283 static void apply_window(DSPContext *dsp, SampleType *output, const SampleType *input,
284                          const SampleType *window, unsigned int len);
285
286 static int normalize_samples(AC3EncodeContext *s);
287
288 static void scale_coefficients(AC3EncodeContext *s);
289
290
291 /**
292  * LUT for number of exponent groups.
293  * exponent_group_tab[exponent strategy-1][number of coefficients]
294  */
295 static uint8_t exponent_group_tab[3][256];
296
297
298 /**
299  * List of supported channel layouts.
300  */
301 static const int64_t ac3_channel_layouts[] = {
302      AV_CH_LAYOUT_MONO,
303      AV_CH_LAYOUT_STEREO,
304      AV_CH_LAYOUT_2_1,
305      AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
306      AV_CH_LAYOUT_2_2,
307      AV_CH_LAYOUT_QUAD,
308      AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
309      AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
310      AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
311     (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
312     (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
313     (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
314     (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
315     (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
316     (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
317     (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
318      AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
319      AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
320      0
321 };
322
323
324 /**
325  * Adjust the frame size to make the average bit rate match the target bit rate.
326  * This is only needed for 11025, 22050, and 44100 sample rates.
327  */
328 static void adjust_frame_size(AC3EncodeContext *s)
329 {
330     while (s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
331         s->bits_written    -= s->bit_rate;
332         s->samples_written -= s->sample_rate;
333     }
334     s->frame_size = s->frame_size_min +
335                     2 * (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
336     s->bits_written    += s->frame_size * 8;
337     s->samples_written += AC3_FRAME_SIZE;
338 }
339
340
341 /**
342  * Deinterleave input samples.
343  * Channels are reordered from Libav's default order to AC-3 order.
344  */
345 static void deinterleave_input_samples(AC3EncodeContext *s,
346                                        const SampleType *samples)
347 {
348     int ch, i;
349
350     /* deinterleave and remap input samples */
351     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
352         const SampleType *sptr;
353         int sinc;
354
355         /* copy last 256 samples of previous frame to the start of the current frame */
356         memcpy(&s->planar_samples[ch][0], &s->planar_samples[ch][AC3_FRAME_SIZE],
357                AC3_BLOCK_SIZE * sizeof(s->planar_samples[0][0]));
358
359         /* deinterleave */
360         sinc = s->channels;
361         sptr = samples + s->channel_map[ch];
362         for (i = AC3_BLOCK_SIZE; i < AC3_FRAME_SIZE+AC3_BLOCK_SIZE; i++) {
363             s->planar_samples[ch][i] = *sptr;
364             sptr += sinc;
365         }
366     }
367 }
368
369
370 /**
371  * Apply the MDCT to input samples to generate frequency coefficients.
372  * This applies the KBD window and normalizes the input to reduce precision
373  * loss due to fixed-point calculations.
374  */
375 static void apply_mdct(AC3EncodeContext *s)
376 {
377     int blk, ch;
378
379     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
380         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
381             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
382             const SampleType *input_samples = &s->planar_samples[ch][blk * AC3_BLOCK_SIZE];
383
384             apply_window(&s->dsp, s->windowed_samples, input_samples, s->mdct.window, AC3_WINDOW_SIZE);
385
386             block->coeff_shift[ch] = normalize_samples(s);
387
388             mdct512(&s->mdct, block->mdct_coef[ch], s->windowed_samples);
389         }
390     }
391 }
392
393
394 /**
395  * Initialize stereo rematrixing.
396  * If the strategy does not change for each frame, set the rematrixing flags.
397  */
398 static void rematrixing_init(AC3EncodeContext *s)
399 {
400     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
401         s->rematrixing = AC3_REMATRIXING_SUMS;
402     else
403         s->rematrixing = AC3_REMATRIXING_NONE;
404     /* NOTE: AC3_REMATRIXING_ALWAYS might be used in
405              the future in conjunction with channel coupling. */
406
407     if (s->rematrixing & AC3_REMATRIXING_IS_STATIC) {
408         int flag = (s->rematrixing == AC3_REMATRIXING_ALWAYS);
409         s->blocks[0].new_rematrixing_strategy = 1;
410         memset(s->blocks[0].rematrixing_flags, flag,
411                sizeof(s->blocks[0].rematrixing_flags));
412     }
413 }
414
415
416 /**
417  * Determine rematrixing flags for each block and band.
418  */
419 static void compute_rematrixing_strategy(AC3EncodeContext *s)
420 {
421     int nb_coefs;
422     int blk, bnd, i;
423     AC3Block *block, *block0;
424
425     s->num_rematrixing_bands = 4;
426
427     if (s->rematrixing & AC3_REMATRIXING_IS_STATIC)
428         return;
429
430     nb_coefs = FFMIN(s->nb_coefs[0], s->nb_coefs[1]);
431
432     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
433         block = &s->blocks[blk];
434         block->new_rematrixing_strategy = !blk;
435         for (bnd = 0; bnd < s->num_rematrixing_bands; bnd++) {
436             /* calculate calculate sum of squared coeffs for one band in one block */
437             int start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
438             int end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
439             CoefSumType sum[4] = {0,};
440             for (i = start; i < end; i++) {
441                 CoefType lt = block->mdct_coef[0][i];
442                 CoefType rt = block->mdct_coef[1][i];
443                 CoefType md = lt + rt;
444                 CoefType sd = lt - rt;
445                 MAC_COEF(sum[0], lt, lt);
446                 MAC_COEF(sum[1], rt, rt);
447                 MAC_COEF(sum[2], md, md);
448                 MAC_COEF(sum[3], sd, sd);
449             }
450
451             /* compare sums to determine if rematrixing will be used for this band */
452             if (FFMIN(sum[2], sum[3]) < FFMIN(sum[0], sum[1]))
453                 block->rematrixing_flags[bnd] = 1;
454             else
455                 block->rematrixing_flags[bnd] = 0;
456
457             /* determine if new rematrixing flags will be sent */
458             if (blk &&
459                 block->rematrixing_flags[bnd] != block0->rematrixing_flags[bnd]) {
460                 block->new_rematrixing_strategy = 1;
461             }
462         }
463         block0 = block;
464     }
465 }
466
467
468 /**
469  * Apply stereo rematrixing to coefficients based on rematrixing flags.
470  */
471 static void apply_rematrixing(AC3EncodeContext *s)
472 {
473     int nb_coefs;
474     int blk, bnd, i;
475     int start, end;
476     uint8_t *flags;
477
478     if (s->rematrixing == AC3_REMATRIXING_NONE)
479         return;
480
481     nb_coefs = FFMIN(s->nb_coefs[0], s->nb_coefs[1]);
482
483     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
484         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
485         if (block->new_rematrixing_strategy)
486             flags = block->rematrixing_flags;
487         for (bnd = 0; bnd < s->num_rematrixing_bands; bnd++) {
488             if (flags[bnd]) {
489                 start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
490                 end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
491                 for (i = start; i < end; i++) {
492                     int32_t lt = block->fixed_coef[0][i];
493                     int32_t rt = block->fixed_coef[1][i];
494                     block->fixed_coef[0][i] = (lt + rt) >> 1;
495                     block->fixed_coef[1][i] = (lt - rt) >> 1;
496                 }
497             }
498         }
499     }
500 }
501
502
503 /**
504  * Initialize exponent tables.
505  */
506 static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
507 {
508     int i;
509     for (i = 73; i < 256; i++) {
510         exponent_group_tab[0][i] = (i - 1) /  3;
511         exponent_group_tab[1][i] = (i + 2) /  6;
512         exponent_group_tab[2][i] = (i + 8) / 12;
513     }
514     /* LFE */
515     exponent_group_tab[0][7] = 2;
516 }
517
518
519 /**
520  * Extract exponents from the MDCT coefficients.
521  * This takes into account the normalization that was done to the input samples
522  * by adjusting the exponents by the exponent shift values.
523  */
524 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
525 {
526     int blk, ch, i;
527
528     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
529         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
530             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
531             uint8_t *exp   = block->exp[ch];
532             int32_t *coef = block->fixed_coef[ch];
533             for (i = 0; i < AC3_MAX_COEFS; i++) {
534                 int e;
535                 int v = abs(coef[i]);
536                 if (v == 0)
537                     e = 24;
538                 else {
539                     e = 23 - av_log2(v);
540                     if (e >= 24) {
541                         e = 24;
542                         coef[i] = 0;
543                     }
544                     av_assert2(e >= 0);
545                 }
546                 exp[i] = e;
547             }
548         }
549     }
550 }
551
552
553 /**
554  * Exponent Difference Threshold.
555  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
556  */
557 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 500
558
559
560 /**
561  * Calculate exponent strategies for all blocks in a single channel.
562  */
563 static void compute_exp_strategy_ch(AC3EncodeContext *s, uint8_t *exp_strategy,
564                                     uint8_t *exp)
565 {
566     int blk, blk1;
567     int exp_diff;
568
569     /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
570        reused in the next frame */
571     exp_strategy[0] = EXP_NEW;
572     exp += AC3_MAX_COEFS;
573     for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
574         exp_diff = s->dsp.sad[0](NULL, exp, exp - AC3_MAX_COEFS, 16, 16);
575         if (exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
576             exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
577         else
578             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
579         exp += AC3_MAX_COEFS;
580     }
581
582     /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
583        recoded, we use a coarse encoding */
584     blk = 0;
585     while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
586         blk1 = blk + 1;
587         while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
588             blk1++;
589         switch (blk1 - blk) {
590         case 1:  exp_strategy[blk] = EXP_D45; break;
591         case 2:
592         case 3:  exp_strategy[blk] = EXP_D25; break;
593         default: exp_strategy[blk] = EXP_D15; break;
594         }
595         blk = blk1;
596     }
597 }
598
599
600 /**
601  * Calculate exponent strategies for all channels.
602  * Array arrangement is reversed to simplify the per-channel calculation.
603  */
604 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
605 {
606     int ch, blk;
607
608     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
609         compute_exp_strategy_ch(s, s->exp_strategy[ch], s->blocks[0].exp[ch]);
610     }
611     if (s->lfe_on) {
612         ch = s->lfe_channel;
613         s->exp_strategy[ch][0] = EXP_D15;
614         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
615             s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
616     }
617 }
618
619
620 /**
621  * Update the exponents so that they are the ones the decoder will decode.
622  */
623 static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp, int nb_exps, int exp_strategy)
624 {
625     int nb_groups, i, k;
626
627     nb_groups = exponent_group_tab[exp_strategy-1][nb_exps] * 3;
628
629     /* for each group, compute the minimum exponent */
630     switch(exp_strategy) {
631     case EXP_D25:
632         for (i = 1, k = 1; i <= nb_groups; i++) {
633             uint8_t exp_min = exp[k];
634             if (exp[k+1] < exp_min)
635                 exp_min = exp[k+1];
636             exp[i] = exp_min;
637             k += 2;
638         }
639         break;
640     case EXP_D45:
641         for (i = 1, k = 1; i <= nb_groups; i++) {
642             uint8_t exp_min = exp[k];
643             if (exp[k+1] < exp_min)
644                 exp_min = exp[k+1];
645             if (exp[k+2] < exp_min)
646                 exp_min = exp[k+2];
647             if (exp[k+3] < exp_min)
648                 exp_min = exp[k+3];
649             exp[i] = exp_min;
650             k += 4;
651         }
652         break;
653     }
654
655     /* constraint for DC exponent */
656     if (exp[0] > 15)
657         exp[0] = 15;
658
659     /* decrease the delta between each groups to within 2 so that they can be
660        differentially encoded */
661     for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
662         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i-1] + 2);
663     i--;
664     while (--i >= 0)
665         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i+1] + 2);
666
667     /* now we have the exponent values the decoder will see */
668     switch (exp_strategy) {
669     case EXP_D25:
670         for (i = nb_groups, k = nb_groups * 2; i > 0; i--) {
671             uint8_t exp1 = exp[i];
672             exp[k--] = exp1;
673             exp[k--] = exp1;
674         }
675         break;
676     case EXP_D45:
677         for (i = nb_groups, k = nb_groups * 4; i > 0; i--) {
678             exp[k] = exp[k-1] = exp[k-2] = exp[k-3] = exp[i];
679             k -= 4;
680         }
681         break;
682     }
683 }
684
685
686 /**
687  * Encode exponents from original extracted form to what the decoder will see.
688  * This copies and groups exponents based on exponent strategy and reduces
689  * deltas between adjacent exponent groups so that they can be differentially
690  * encoded.
691  */
692 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
693 {
694     int blk, blk1, ch;
695     uint8_t *exp, *exp1, *exp_strategy;
696     int nb_coefs, num_reuse_blocks;
697
698     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
699         exp          = s->blocks[0].exp[ch];
700         exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
701         nb_coefs     = s->nb_coefs[ch];
702
703         blk = 0;
704         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
705             blk1 = blk + 1;
706
707             /* count the number of EXP_REUSE blocks after the current block */
708             while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
709                 blk1++;
710             num_reuse_blocks = blk1 - blk - 1;
711
712             /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
713             s->ac3dsp.ac3_exponent_min(exp, num_reuse_blocks, nb_coefs);
714
715             encode_exponents_blk_ch(exp, nb_coefs, exp_strategy[blk]);
716
717             /* copy encoded exponents for reuse case */
718             exp1 = exp + AC3_MAX_COEFS;
719             while (blk < blk1-1) {
720                 memcpy(exp1, exp, nb_coefs * sizeof(*exp));
721                 exp1 += AC3_MAX_COEFS;
722                 blk++;
723             }
724             blk = blk1;
725             exp = exp1;
726         }
727     }
728 }
729
730
731 /**
732  * Group exponents.
733  * 3 delta-encoded exponents are in each 7-bit group. The number of groups
734  * varies depending on exponent strategy and bandwidth.
735  */
736 static void group_exponents(AC3EncodeContext *s)
737 {
738     int blk, ch, i;
739     int group_size, nb_groups, bit_count;
740     uint8_t *p;
741     int delta0, delta1, delta2;
742     int exp0, exp1;
743
744     bit_count = 0;
745     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
746         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
747         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
748             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
749             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
750                 continue;
751             group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
752             nb_groups = exponent_group_tab[exp_strategy-1][s->nb_coefs[ch]];
753             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
754             p = block->exp[ch];
755
756             /* DC exponent */
757             exp1 = *p++;
758             block->grouped_exp[ch][0] = exp1;
759
760             /* remaining exponents are delta encoded */
761             for (i = 1; i <= nb_groups; i++) {
762                 /* merge three delta in one code */
763                 exp0   = exp1;
764                 exp1   = p[0];
765                 p     += group_size;
766                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
767                 av_assert2(delta0 >= 0 && delta0 <= 4);
768
769                 exp0   = exp1;
770                 exp1   = p[0];
771                 p     += group_size;
772                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
773                 av_assert2(delta1 >= 0 && delta1 <= 4);
774
775                 exp0   = exp1;
776                 exp1   = p[0];
777                 p     += group_size;
778                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
779                 av_assert2(delta2 >= 0 && delta2 <= 4);
780
781                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
782             }
783         }
784     }
785
786     s->exponent_bits = bit_count;
787 }
788
789
790 /**
791  * Calculate final exponents from the supplied MDCT coefficients and exponent shift.
792  * Extract exponents from MDCT coefficients, calculate exponent strategies,
793  * and encode final exponents.
794  */
795 static void process_exponents(AC3EncodeContext *s)
796 {
797     extract_exponents(s);
798
799     compute_exp_strategy(s);
800
801     encode_exponents(s);
802
803     group_exponents(s);
804
805     emms_c();
806 }
807
808
809 /**
810  * Count frame bits that are based solely on fixed parameters.
811  * This only has to be run once when the encoder is initialized.
812  */
813 static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
814 {
815     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
816     int blk;
817     int frame_bits;
818
819     /* assumptions:
820      *   no dynamic range codes
821      *   no channel coupling
822      *   bit allocation parameters do not change between blocks
823      *   SNR offsets do not change between blocks
824      *   no delta bit allocation
825      *   no skipped data
826      *   no auxilliary data
827      */
828
829     /* header size */
830     frame_bits = 65;
831     frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
832
833     /* audio blocks */
834     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
835         frame_bits += s->fbw_channels * 2 + 2; /* blksw * c, dithflag * c, dynrnge, cplstre */
836         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
837             frame_bits++; /* rematstr */
838         }
839         frame_bits += 2 * s->fbw_channels; /* chexpstr[2] * c */
840         if (s->lfe_on)
841             frame_bits++; /* lfeexpstr */
842         frame_bits++; /* baie */
843         frame_bits++; /* snr */
844         frame_bits += 2; /* delta / skip */
845     }
846     frame_bits++; /* cplinu for block 0 */
847     /* bit alloc info */
848     /* sdcycod[2], fdcycod[2], sgaincod[2], dbpbcod[2], floorcod[3] */
849     /* csnroffset[6] */
850     /* (fsnoffset[4] + fgaincod[4]) * c */
851     frame_bits += 2*4 + 3 + 6 + s->channels * (4 + 3);
852
853     /* auxdatae, crcrsv */
854     frame_bits += 2;
855
856     /* CRC */
857     frame_bits += 16;
858
859     s->frame_bits_fixed = frame_bits;
860 }
861
862
863 /**
864  * Initialize bit allocation.
865  * Set default parameter codes and calculate parameter values.
866  */
867 static void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
868 {
869     int ch;
870
871     /* init default parameters */
872     s->slow_decay_code = 2;
873     s->fast_decay_code = 1;
874     s->slow_gain_code  = 1;
875     s->db_per_bit_code = 3;
876     s->floor_code      = 7;
877     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
878         s->fast_gain_code[ch] = 4;
879
880     /* initial snr offset */
881     s->coarse_snr_offset = 40;
882
883     /* compute real values */
884     /* currently none of these values change during encoding, so we can just
885        set them once at initialization */
886     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
887     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
888     s->bit_alloc.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
889     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
890     s->bit_alloc.floor      = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
891
892     count_frame_bits_fixed(s);
893 }
894
895
896 /**
897  * Count the bits used to encode the frame, minus exponents and mantissas.
898  * Bits based on fixed parameters have already been counted, so now we just
899  * have to add the bits based on parameters that change during encoding.
900  */
901 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
902 {
903     AC3EncOptions *opt = &s->options;
904     int blk, ch;
905     int frame_bits = 0;
906
907     if (opt->audio_production_info)
908         frame_bits += 7;
909     if (s->bitstream_id == 6) {
910         if (opt->extended_bsi_1)
911             frame_bits += 14;
912         if (opt->extended_bsi_2)
913             frame_bits += 14;
914     }
915
916     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
917         /* stereo rematrixing */
918         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO &&
919             s->blocks[blk].new_rematrixing_strategy) {
920             frame_bits += s->num_rematrixing_bands;
921         }
922
923         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
924             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE)
925                 frame_bits += 6 + 2; /* chbwcod[6], gainrng[2] */
926         }
927     }
928     s->frame_bits = s->frame_bits_fixed + frame_bits;
929 }
930
931
932 /**
933  * Calculate the number of bits needed to encode a set of mantissas.
934  */
935 static int compute_mantissa_size(int mant_cnt[5], uint8_t *bap, int nb_coefs)
936 {
937     int bits, b, i;
938
939     bits = 0;
940     for (i = 0; i < nb_coefs; i++) {
941         b = bap[i];
942         if (b <= 4) {
943             // bap=1 to bap=4 will be counted in compute_mantissa_size_final
944             mant_cnt[b]++;
945         } else if (b <= 13) {
946             // bap=5 to bap=13 use (bap-1) bits
947             bits += b - 1;
948         } else {
949             // bap=14 uses 14 bits and bap=15 uses 16 bits
950             bits += (b == 14) ? 14 : 16;
951         }
952     }
953     return bits;
954 }
955
956
957 /**
958  * Finalize the mantissa bit count by adding in the grouped mantissas.
959  */
960 static int compute_mantissa_size_final(int mant_cnt[5])
961 {
962     // bap=1 : 3 mantissas in 5 bits
963     int bits = (mant_cnt[1] / 3) * 5;
964     // bap=2 : 3 mantissas in 7 bits
965     // bap=4 : 2 mantissas in 7 bits
966     bits += ((mant_cnt[2] / 3) + (mant_cnt[4] >> 1)) * 7;
967     // bap=3 : each mantissa is 3 bits
968     bits += mant_cnt[3] * 3;
969     return bits;
970 }
971
972
973 /**
974  * Calculate masking curve based on the final exponents.
975  * Also calculate the power spectral densities to use in future calculations.
976  */
977 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
978 {
979     int blk, ch;
980
981     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
982         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
983         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
984             /* We only need psd and mask for calculating bap.
985                Since we currently do not calculate bap when exponent
986                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
987             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
988                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], 0,
989                                           s->nb_coefs[ch],
990                                           block->psd[ch], block->band_psd[ch]);
991                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, block->band_psd[ch],
992                                            0, s->nb_coefs[ch],
993                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
994                                            ch == s->lfe_channel,
995                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
996                                            block->mask[ch]);
997             }
998         }
999     }
1000 }
1001
1002
1003 /**
1004  * Ensure that bap for each block and channel point to the current bap_buffer.
1005  * They may have been switched during the bit allocation search.
1006  */
1007 static void reset_block_bap(AC3EncodeContext *s)
1008 {
1009     int blk, ch;
1010     if (s->blocks[0].bap[0] == s->bap_buffer)
1011         return;
1012     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1013         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1014             s->blocks[blk].bap[ch] = &s->bap_buffer[AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
1015         }
1016     }
1017 }
1018
1019
1020 /**
1021  * Run the bit allocation with a given SNR offset.
1022  * This calculates the bit allocation pointers that will be used to determine
1023  * the quantization of each mantissa.
1024  * @return the number of bits needed for mantissas if the given SNR offset is
1025  *         is used.
1026  */
1027 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
1028 {
1029     int blk, ch;
1030     int mantissa_bits;
1031     int mant_cnt[5];
1032
1033     snr_offset = (snr_offset - 240) << 2;
1034
1035     reset_block_bap(s);
1036     mantissa_bits = 0;
1037     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1038         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1039         // initialize grouped mantissa counts. these are set so that they are
1040         // padded to the next whole group size when bits are counted in
1041         // compute_mantissa_size_final
1042         mant_cnt[0] = mant_cnt[3] = 0;
1043         mant_cnt[1] = mant_cnt[2] = 2;
1044         mant_cnt[4] = 1;
1045         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1046             /* Currently the only bit allocation parameters which vary across
1047                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
1048                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
1049                whenever we reuse exponents. */
1050             if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE) {
1051                 memcpy(block->bap[ch], s->blocks[blk-1].bap[ch], AC3_MAX_COEFS);
1052             } else {
1053                 ff_ac3_bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch], 0,
1054                                           s->nb_coefs[ch], snr_offset,
1055                                           s->bit_alloc.floor, ff_ac3_bap_tab,
1056                                           block->bap[ch]);
1057             }
1058             mantissa_bits += compute_mantissa_size(mant_cnt, block->bap[ch], s->nb_coefs[ch]);
1059         }
1060         mantissa_bits += compute_mantissa_size_final(mant_cnt);
1061     }
1062     return mantissa_bits;
1063 }
1064
1065
1066 /**
1067  * Constant bitrate bit allocation search.
1068  * Find the largest SNR offset that will allow data to fit in the frame.
1069  */
1070 static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1071 {
1072     int ch;
1073     int bits_left;
1074     int snr_offset, snr_incr;
1075
1076     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
1077     av_assert2(bits_left >= 0);
1078
1079     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
1080
1081     /* if previous frame SNR offset was 1023, check if current frame can also
1082        use SNR offset of 1023. if so, skip the search. */
1083     if ((snr_offset | s->fine_snr_offset[0]) == 1023) {
1084         if (bit_alloc(s, 1023) <= bits_left)
1085             return 0;
1086     }
1087
1088     while (snr_offset >= 0 &&
1089            bit_alloc(s, snr_offset) > bits_left) {
1090         snr_offset -= 64;
1091     }
1092     if (snr_offset < 0)
1093         return AVERROR(EINVAL);
1094
1095     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1096     for (snr_incr = 64; snr_incr > 0; snr_incr >>= 2) {
1097         while (snr_offset + snr_incr <= 1023 &&
1098                bit_alloc(s, snr_offset + snr_incr) <= bits_left) {
1099             snr_offset += snr_incr;
1100             FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1101         }
1102     }
1103     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1104     reset_block_bap(s);
1105
1106     s->coarse_snr_offset = snr_offset >> 4;
1107     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
1108         s->fine_snr_offset[ch] = snr_offset & 0xF;
1109
1110     return 0;
1111 }
1112
1113
1114 /**
1115  * Downgrade exponent strategies to reduce the bits used by the exponents.
1116  * This is a fallback for when bit allocation fails with the normal exponent
1117  * strategies.  Each time this function is run it only downgrades the
1118  * strategy in 1 channel of 1 block.
1119  * @return non-zero if downgrade was unsuccessful
1120  */
1121 static int downgrade_exponents(AC3EncodeContext *s)
1122 {
1123     int ch, blk;
1124
1125     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1126         for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk >= 0; blk--) {
1127             if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_D15) {
1128                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_D25;
1129                 return 0;
1130             }
1131         }
1132     }
1133     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1134         for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk >= 0; blk--) {
1135             if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_D25) {
1136                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_D45;
1137                 return 0;
1138             }
1139         }
1140     }
1141     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1142         /* block 0 cannot reuse exponents, so only downgrade D45 to REUSE if
1143            the block number > 0 */
1144         for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk > 0; blk--) {
1145             if (s->exp_strategy[ch][blk] > EXP_REUSE) {
1146                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
1147                 return 0;
1148             }
1149         }
1150     }
1151     return -1;
1152 }
1153
1154
1155 /**
1156  * Reduce the bandwidth to reduce the number of bits used for a given SNR offset.
1157  * This is a second fallback for when bit allocation still fails after exponents
1158  * have been downgraded.
1159  * @return non-zero if bandwidth reduction was unsuccessful
1160  */
1161 static int reduce_bandwidth(AC3EncodeContext *s, int min_bw_code)
1162 {
1163     int ch;
1164
1165     if (s->bandwidth_code[0] > min_bw_code) {
1166         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1167             s->bandwidth_code[ch]--;
1168             s->nb_coefs[ch] = s->bandwidth_code[ch] * 3 + 73;
1169         }
1170         return 0;
1171     }
1172     return -1;
1173 }
1174
1175
1176 /**
1177  * Perform bit allocation search.
1178  * Finds the SNR offset value that maximizes quality and fits in the specified
1179  * frame size.  Output is the SNR offset and a set of bit allocation pointers
1180  * used to quantize the mantissas.
1181  */
1182 static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1183 {
1184     int ret;
1185
1186     count_frame_bits(s);
1187
1188     bit_alloc_masking(s);
1189
1190     ret = cbr_bit_allocation(s);
1191     while (ret) {
1192         /* fallback 1: downgrade exponents */
1193         if (!downgrade_exponents(s)) {
1194             extract_exponents(s);
1195             encode_exponents(s);
1196             group_exponents(s);
1197             ret = compute_bit_allocation(s);
1198             continue;
1199         }
1200
1201         /* fallback 2: reduce bandwidth */
1202         /* only do this if the user has not specified a specific cutoff
1203            frequency */
1204         if (!s->cutoff && !reduce_bandwidth(s, 0)) {
1205             process_exponents(s);
1206             ret = compute_bit_allocation(s);
1207             continue;
1208         }
1209
1210         /* fallbacks were not enough... */
1211         break;
1212     }
1213
1214     return ret;
1215 }
1216
1217
1218 /**
1219  * Symmetric quantization on 'levels' levels.
1220  */
1221 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
1222 {
1223     int v = ((((levels * c) >> (24 - e)) + 1) >> 1) + (levels >> 1);
1224     av_assert2(v >= 0 && v < levels);
1225     return v;
1226 }
1227
1228
1229 /**
1230  * Asymmetric quantization on 2^qbits levels.
1231  */
1232 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
1233 {
1234     int lshift, m, v;
1235
1236     lshift = e + qbits - 24;
1237     if (lshift >= 0)
1238         v = c << lshift;
1239     else
1240         v = c >> (-lshift);
1241     /* rounding */
1242     v = (v + 1) >> 1;
1243     m = (1 << (qbits-1));
1244     if (v >= m)
1245         v = m - 1;
1246     av_assert2(v >= -m);
1247     return v & ((1 << qbits)-1);
1248 }
1249
1250
1251 /**
1252  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
1253  */
1254 static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3EncodeContext *s, int32_t *fixed_coef,
1255                                       uint8_t *exp,
1256                                       uint8_t *bap, uint16_t *qmant, int n)
1257 {
1258     int i;
1259
1260     for (i = 0; i < n; i++) {
1261         int v;
1262         int c = fixed_coef[i];
1263         int e = exp[i];
1264         int b = bap[i];
1265         switch (b) {
1266         case 0:
1267             v = 0;
1268             break;
1269         case 1:
1270             v = sym_quant(c, e, 3);
1271             switch (s->mant1_cnt) {
1272             case 0:
1273                 s->qmant1_ptr = &qmant[i];
1274                 v = 9 * v;
1275                 s->mant1_cnt = 1;
1276                 break;
1277             case 1:
1278                 *s->qmant1_ptr += 3 * v;
1279                 s->mant1_cnt = 2;
1280                 v = 128;
1281                 break;
1282             default:
1283                 *s->qmant1_ptr += v;
1284                 s->mant1_cnt = 0;
1285                 v = 128;
1286                 break;
1287             }
1288             break;
1289         case 2:
1290             v = sym_quant(c, e, 5);
1291             switch (s->mant2_cnt) {
1292             case 0:
1293                 s->qmant2_ptr = &qmant[i];
1294                 v = 25 * v;
1295                 s->mant2_cnt = 1;
1296                 break;
1297             case 1:
1298                 *s->qmant2_ptr += 5 * v;
1299                 s->mant2_cnt = 2;
1300                 v = 128;
1301                 break;
1302             default:
1303                 *s->qmant2_ptr += v;
1304                 s->mant2_cnt = 0;
1305                 v = 128;
1306                 break;
1307             }
1308             break;
1309         case 3:
1310             v = sym_quant(c, e, 7);
1311             break;
1312         case 4:
1313             v = sym_quant(c, e, 11);
1314             switch (s->mant4_cnt) {
1315             case 0:
1316                 s->qmant4_ptr = &qmant[i];
1317                 v = 11 * v;
1318                 s->mant4_cnt = 1;
1319                 break;
1320             default:
1321                 *s->qmant4_ptr += v;
1322                 s->mant4_cnt = 0;
1323                 v = 128;
1324                 break;
1325             }
1326             break;
1327         case 5:
1328             v = sym_quant(c, e, 15);
1329             break;
1330         case 14:
1331             v = asym_quant(c, e, 14);
1332             break;
1333         case 15:
1334             v = asym_quant(c, e, 16);
1335             break;
1336         default:
1337             v = asym_quant(c, e, b - 1);
1338             break;
1339         }
1340         qmant[i] = v;
1341     }
1342 }
1343
1344
1345 /**
1346  * Quantize mantissas using coefficients, exponents, and bit allocation pointers.
1347  */
1348 static void quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
1349 {
1350     int blk, ch;
1351
1352
1353     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1354         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1355         s->mant1_cnt  = s->mant2_cnt  = s->mant4_cnt  = 0;
1356         s->qmant1_ptr = s->qmant2_ptr = s->qmant4_ptr = NULL;
1357
1358         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1359             quantize_mantissas_blk_ch(s, block->fixed_coef[ch],
1360                                       block->exp[ch], block->bap[ch],
1361                                       block->qmant[ch], s->nb_coefs[ch]);
1362         }
1363     }
1364 }
1365
1366
1367 /**
1368  * Write the AC-3 frame header to the output bitstream.
1369  */
1370 static void output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1371 {
1372     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1373
1374     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
1375     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
1376     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
1377     put_bits(&s->pb, 6,  s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min) / 2);
1378     put_bits(&s->pb, 5,  s->bitstream_id);
1379     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
1380     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
1381     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
1382         put_bits(&s->pb, 2, s->center_mix_level);
1383     if (s->channel_mode & 0x04)
1384         put_bits(&s->pb, 2, s->surround_mix_level);
1385     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1386         put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_mode);
1387     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
1388     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);
1389     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
1390     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
1391     put_bits(&s->pb, 1, opt->audio_production_info);
1392     if (opt->audio_production_info) {
1393         put_bits(&s->pb, 5, opt->mixing_level - 80);
1394         put_bits(&s->pb, 2, opt->room_type);
1395     }
1396     put_bits(&s->pb, 1, opt->copyright);
1397     put_bits(&s->pb, 1, opt->original);
1398     if (s->bitstream_id == 6) {
1399         /* alternate bit stream syntax */
1400         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_1);
1401         if (opt->extended_bsi_1) {
1402             put_bits(&s->pb, 2, opt->preferred_stereo_downmix);
1403             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_center_mix_level);
1404             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_surround_mix_level);
1405             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_center_mix_level);
1406             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_surround_mix_level);
1407         }
1408         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_2);
1409         if (opt->extended_bsi_2) {
1410             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_ex_mode);
1411             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_headphone_mode);
1412             put_bits(&s->pb, 1, opt->ad_converter_type);
1413             put_bits(&s->pb, 9, 0);     /* xbsi2 and encinfo : reserved */
1414         }
1415     } else {
1416     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
1417     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
1418     }
1419     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
1420 }
1421
1422
1423 /**
1424  * Write one audio block to the output bitstream.
1425  */
1426 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int blk)
1427 {
1428     int ch, i, baie, rbnd;
1429     AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1430
1431     /* block switching */
1432     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1433         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1434
1435     /* dither flags */
1436     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1437         put_bits(&s->pb, 1, 1);
1438
1439     /* dynamic range codes */
1440     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1441
1442     /* channel coupling */
1443     if (!blk) {
1444         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* coupling strategy present */
1445         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no coupling strategy */
1446     } else {
1447         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no new coupling strategy */
1448     }
1449
1450     /* stereo rematrixing */
1451     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1452         put_bits(&s->pb, 1, block->new_rematrixing_strategy);
1453         if (block->new_rematrixing_strategy) {
1454             /* rematrixing flags */
1455             for (rbnd = 0; rbnd < s->num_rematrixing_bands; rbnd++)
1456                 put_bits(&s->pb, 1, block->rematrixing_flags[rbnd]);
1457         }
1458     }
1459
1460     /* exponent strategy */
1461     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1462         put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
1463     if (s->lfe_on)
1464         put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
1465
1466     /* bandwidth */
1467     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1468         if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE)
1469             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code[ch]);
1470     }
1471
1472     /* exponents */
1473     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1474         int nb_groups;
1475
1476         if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE)
1477             continue;
1478
1479         /* DC exponent */
1480         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0]);
1481
1482         /* exponent groups */
1483         nb_groups = exponent_group_tab[s->exp_strategy[ch][blk]-1][s->nb_coefs[ch]];
1484         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
1485             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
1486
1487         /* gain range info */
1488         if (ch != s->lfe_channel)
1489             put_bits(&s->pb, 2, 0);
1490     }
1491
1492     /* bit allocation info */
1493     baie = (blk == 0);
1494     put_bits(&s->pb, 1, baie);
1495     if (baie) {
1496         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
1497         put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
1498         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
1499         put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
1500         put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
1501     }
1502
1503     /* snr offset */
1504     put_bits(&s->pb, 1, baie);
1505     if (baie) {
1506         put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
1507         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1508             put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
1509             put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
1510         }
1511     }
1512
1513     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
1514     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
1515
1516     /* mantissas */
1517     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1518         int b, q;
1519         for (i = 0; i < s->nb_coefs[ch]; i++) {
1520             q = block->qmant[ch][i];
1521             b = block->bap[ch][i];
1522             switch (b) {
1523             case 0:                                         break;
1524             case 1: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   5, q); break;
1525             case 2: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   7, q); break;
1526             case 3:               put_bits(&s->pb,   3, q); break;
1527             case 4: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   7, q); break;
1528             case 14:              put_bits(&s->pb,  14, q); break;
1529             case 15:              put_bits(&s->pb,  16, q); break;
1530             default:              put_bits(&s->pb, b-1, q); break;
1531             }
1532         }
1533     }
1534 }
1535
1536
1537 /** CRC-16 Polynomial */
1538 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1539
1540
1541 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1542 {
1543     unsigned int c;
1544
1545     c = 0;
1546     while (a) {
1547         if (a & 1)
1548             c ^= b;
1549         a = a >> 1;
1550         b = b << 1;
1551         if (b & (1 << 16))
1552             b ^= poly;
1553     }
1554     return c;
1555 }
1556
1557
1558 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1559 {
1560     unsigned int r;
1561     r = 1;
1562     while (n) {
1563         if (n & 1)
1564             r = mul_poly(r, a, poly);
1565         a = mul_poly(a, a, poly);
1566         n >>= 1;
1567     }
1568     return r;
1569 }
1570
1571
1572 /**
1573  * Fill the end of the frame with 0's and compute the two CRCs.
1574  */
1575 static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1576 {
1577     const AVCRC *crc_ctx = av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI);
1578     int frame_size_58, pad_bytes, crc1, crc2_partial, crc2, crc_inv;
1579     uint8_t *frame;
1580
1581     frame_size_58 = ((s->frame_size >> 2) + (s->frame_size >> 4)) << 1;
1582
1583     /* pad the remainder of the frame with zeros */
1584     av_assert2(s->frame_size * 8 - put_bits_count(&s->pb) >= 18);
1585     flush_put_bits(&s->pb);
1586     frame = s->pb.buf;
1587     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
1588     av_assert2(pad_bytes >= 0);
1589     if (pad_bytes > 0)
1590         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
1591
1592     /* compute crc1 */
1593     /* this is not so easy because it is at the beginning of the data... */
1594     crc1    = av_bswap16(av_crc(crc_ctx, 0, frame + 4, frame_size_58 - 4));
1595     crc_inv = s->crc_inv[s->frame_size > s->frame_size_min];
1596     crc1    = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1597     AV_WB16(frame + 2, crc1);
1598
1599     /* compute crc2 */
1600     crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + frame_size_58,
1601                           s->frame_size - frame_size_58 - 3);
1602     crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1603     /* ensure crc2 does not match sync word by flipping crcrsv bit if needed */
1604     if (crc2 == 0x770B) {
1605         frame[s->frame_size - 3] ^= 0x1;
1606         crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1607     }
1608     crc2 = av_bswap16(crc2);
1609     AV_WB16(frame + s->frame_size - 2, crc2);
1610 }
1611
1612
1613 /**
1614  * Write the frame to the output bitstream.
1615  */
1616 static void output_frame(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
1617 {
1618     int blk;
1619
1620     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
1621
1622     output_frame_header(s);
1623
1624     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1625         output_audio_block(s, blk);
1626
1627     output_frame_end(s);
1628 }
1629
1630
1631 static void dprint_options(AVCodecContext *avctx)
1632 {
1633 #ifdef DEBUG
1634     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1635     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1636     char strbuf[32];
1637
1638     switch (s->bitstream_id) {
1639     case  6:  strncpy(strbuf, "AC-3 (alt syntax)", 32);      break;
1640     case  8:  strncpy(strbuf, "AC-3 (standard)", 32);        break;
1641     case  9:  strncpy(strbuf, "AC-3 (dnet half-rate)", 32);  break;
1642     case 10:  strncpy(strbuf, "AC-3 (dnet quater-rate", 32); break;
1643     default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR");
1644     }
1645     av_dlog(avctx, "bitstream_id: %s (%d)\n", strbuf, s->bitstream_id);
1646     av_dlog(avctx, "sample_fmt: %s\n", av_get_sample_fmt_name(avctx->sample_fmt));
1647     av_get_channel_layout_string(strbuf, 32, s->channels, avctx->channel_layout);
1648     av_dlog(avctx, "channel_layout: %s\n", strbuf);
1649     av_dlog(avctx, "sample_rate: %d\n", s->sample_rate);
1650     av_dlog(avctx, "bit_rate: %d\n", s->bit_rate);
1651     if (s->cutoff)
1652         av_dlog(avctx, "cutoff: %d\n", s->cutoff);
1653
1654     av_dlog(avctx, "per_frame_metadata: %s\n",
1655             opt->allow_per_frame_metadata?"on":"off");
1656     if (s->has_center)
1657         av_dlog(avctx, "center_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->center_mix_level,
1658                 s->center_mix_level);
1659     else
1660         av_dlog(avctx, "center_mixlev: {not written}\n");
1661     if (s->has_surround)
1662         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->surround_mix_level,
1663                 s->surround_mix_level);
1664     else
1665         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: {not written}\n");
1666     if (opt->audio_production_info) {
1667         av_dlog(avctx, "mixing_level: %ddB\n", opt->mixing_level);
1668         switch (opt->room_type) {
1669         case 0:  strncpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1670         case 1:  strncpy(strbuf, "large", 32);        break;
1671         case 2:  strncpy(strbuf, "small", 32);        break;
1672         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->room_type);
1673         }
1674         av_dlog(avctx, "room_type: %s\n", strbuf);
1675     } else {
1676         av_dlog(avctx, "mixing_level: {not written}\n");
1677         av_dlog(avctx, "room_type: {not written}\n");
1678     }
1679     av_dlog(avctx, "copyright: %s\n", opt->copyright?"on":"off");
1680     av_dlog(avctx, "dialnorm: %ddB\n", opt->dialogue_level);
1681     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1682         switch (opt->dolby_surround_mode) {
1683         case 0:  strncpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1684         case 1:  strncpy(strbuf, "on", 32);           break;
1685         case 2:  strncpy(strbuf, "off", 32);          break;
1686         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_mode);
1687         }
1688         av_dlog(avctx, "dsur_mode: %s\n", strbuf);
1689     } else {
1690         av_dlog(avctx, "dsur_mode: {not written}\n");
1691     }
1692     av_dlog(avctx, "original: %s\n", opt->original?"on":"off");
1693
1694     if (s->bitstream_id == 6) {
1695         if (opt->extended_bsi_1) {
1696             switch (opt->preferred_stereo_downmix) {
1697             case 0:  strncpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1698             case 1:  strncpy(strbuf, "ltrt", 32);         break;
1699             case 2:  strncpy(strbuf, "loro", 32);         break;
1700             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->preferred_stereo_downmix);
1701             }
1702             av_dlog(avctx, "dmix_mode: %s\n", strbuf);
1703             av_dlog(avctx, "ltrt_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1704                     opt->ltrt_center_mix_level, s->ltrt_center_mix_level);
1705             av_dlog(avctx, "ltrt_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1706                     opt->ltrt_surround_mix_level, s->ltrt_surround_mix_level);
1707             av_dlog(avctx, "loro_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1708                     opt->loro_center_mix_level, s->loro_center_mix_level);
1709             av_dlog(avctx, "loro_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1710                     opt->loro_surround_mix_level, s->loro_surround_mix_level);
1711         } else {
1712             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 1: {not written}\n");
1713         }
1714         if (opt->extended_bsi_2) {
1715             switch (opt->dolby_surround_ex_mode) {
1716             case 0:  strncpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1717             case 1:  strncpy(strbuf, "on", 32);           break;
1718             case 2:  strncpy(strbuf, "off", 32);          break;
1719             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_ex_mode);
1720             }
1721             av_dlog(avctx, "dsurex_mode: %s\n", strbuf);
1722             switch (opt->dolby_headphone_mode) {
1723             case 0:  strncpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1724             case 1:  strncpy(strbuf, "on", 32);           break;
1725             case 2:  strncpy(strbuf, "off", 32);          break;
1726             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_headphone_mode);
1727             }
1728             av_dlog(avctx, "dheadphone_mode: %s\n", strbuf);
1729
1730             switch (opt->ad_converter_type) {
1731             case 0:  strncpy(strbuf, "standard", 32); break;
1732             case 1:  strncpy(strbuf, "hdcd", 32);     break;
1733             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->ad_converter_type);
1734             }
1735             av_dlog(avctx, "ad_conv_type: %s\n", strbuf);
1736         } else {
1737             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 2: {not written}\n");
1738         }
1739     }
1740 #endif
1741 }
1742
1743
1744 #define FLT_OPTION_THRESHOLD 0.01
1745
1746 static int validate_float_option(float v, const float *v_list, int v_list_size)
1747 {
1748     int i;
1749
1750     for (i = 0; i < v_list_size; i++) {
1751         if (v < (v_list[i] + FLT_OPTION_THRESHOLD) &&
1752             v > (v_list[i] - FLT_OPTION_THRESHOLD))
1753             break;
1754     }
1755     if (i == v_list_size)
1756         return -1;
1757
1758     return i;
1759 }
1760
1761
1762 static void validate_mix_level(void *log_ctx, const char *opt_name,
1763                                float *opt_param, const float *list,
1764                                int list_size, int default_value, int min_value,
1765                                int *ctx_param)
1766 {
1767     int mixlev = validate_float_option(*opt_param, list, list_size);
1768     if (mixlev < min_value) {
1769         mixlev = default_value;
1770         if (*opt_param >= 0.0) {
1771             av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "requested %s is not valid. using "
1772                    "default value: %0.3f\n", opt_name, list[mixlev]);
1773         }
1774     }
1775     *opt_param = list[mixlev];
1776     *ctx_param = mixlev;
1777 }
1778
1779
1780 /**
1781  * Validate metadata options as set by AVOption system.
1782  * These values can optionally be changed per-frame.
1783  */
1784 static int validate_metadata(AVCodecContext *avctx)
1785 {
1786     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1787     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1788
1789     /* validate mixing levels */
1790     if (s->has_center) {
1791         validate_mix_level(avctx, "center_mix_level", &opt->center_mix_level,
1792                            cmixlev_options, CMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1793                            &s->center_mix_level);
1794     }
1795     if (s->has_surround) {
1796         validate_mix_level(avctx, "surround_mix_level", &opt->surround_mix_level,
1797                            surmixlev_options, SURMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1798                            &s->surround_mix_level);
1799     }
1800
1801     /* set audio production info flag */
1802     if (opt->mixing_level >= 0 || opt->room_type >= 0) {
1803         if (opt->mixing_level < 0) {
1804             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "mixing_level must be set if "
1805                    "room_type is set\n");
1806             return AVERROR(EINVAL);
1807         }
1808         if (opt->mixing_level < 80) {
1809             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mixing level. must be between "
1810                    "80dB and 111dB\n");
1811             return AVERROR(EINVAL);
1812         }
1813         /* default room type */
1814         if (opt->room_type < 0)
1815             opt->room_type = 0;
1816         opt->audio_production_info = 1;
1817     } else {
1818         opt->audio_production_info = 0;
1819     }
1820
1821     /* set extended bsi 1 flag */
1822     if ((s->has_center || s->has_surround) &&
1823         (opt->preferred_stereo_downmix >= 0 ||
1824          opt->ltrt_center_mix_level   >= 0 ||
1825          opt->ltrt_surround_mix_level >= 0 ||
1826          opt->loro_center_mix_level   >= 0 ||
1827          opt->loro_surround_mix_level >= 0)) {
1828         /* default preferred stereo downmix */
1829         if (opt->preferred_stereo_downmix < 0)
1830             opt->preferred_stereo_downmix = 0;
1831         /* validate Lt/Rt center mix level */
1832         validate_mix_level(avctx, "ltrt_center_mix_level",
1833                            &opt->ltrt_center_mix_level, extmixlev_options,
1834                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1835                            &s->ltrt_center_mix_level);
1836         /* validate Lt/Rt surround mix level */
1837         validate_mix_level(avctx, "ltrt_surround_mix_level",
1838                            &opt->ltrt_surround_mix_level, extmixlev_options,
1839                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1840                            &s->ltrt_surround_mix_level);
1841         /* validate Lo/Ro center mix level */
1842         validate_mix_level(avctx, "loro_center_mix_level",
1843                            &opt->loro_center_mix_level, extmixlev_options,
1844                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1845                            &s->loro_center_mix_level);
1846         /* validate Lo/Ro surround mix level */
1847         validate_mix_level(avctx, "loro_surround_mix_level",
1848                            &opt->loro_surround_mix_level, extmixlev_options,
1849                            EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1850                            &s->loro_surround_mix_level);
1851         opt->extended_bsi_1 = 1;
1852     } else {
1853         opt->extended_bsi_1 = 0;
1854     }
1855
1856     /* set extended bsi 2 flag */
1857     if (opt->dolby_surround_ex_mode >= 0 ||
1858         opt->dolby_headphone_mode   >= 0 ||
1859         opt->ad_converter_type      >= 0) {
1860         /* default dolby surround ex mode */
1861         if (opt->dolby_surround_ex_mode < 0)
1862             opt->dolby_surround_ex_mode = 0;
1863         /* default dolby headphone mode */
1864         if (opt->dolby_headphone_mode < 0)
1865             opt->dolby_headphone_mode = 0;
1866         /* default A/D converter type */
1867         if (opt->ad_converter_type < 0)
1868             opt->ad_converter_type = 0;
1869         opt->extended_bsi_2 = 1;
1870     } else {
1871         opt->extended_bsi_2 = 0;
1872     }
1873
1874     /* set bitstream id for alternate bitstream syntax */
1875     if (opt->extended_bsi_1 || opt->extended_bsi_2) {
1876         if (s->bitstream_id > 8 && s->bitstream_id < 11) {
1877             static int warn_once = 1;
1878             if (warn_once) {
1879                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "alternate bitstream syntax is "
1880                        "not compatible with reduced samplerates. writing of "
1881                        "extended bitstream information will be disabled.\n");
1882                 warn_once = 0;
1883             }
1884         } else {
1885             s->bitstream_id = 6;
1886         }
1887     }
1888
1889     return 0;
1890 }
1891
1892
1893 /**
1894  * Encode a single AC-3 frame.
1895  */
1896 static int ac3_encode_frame(AVCodecContext *avctx, unsigned char *frame,
1897                             int buf_size, void *data)
1898 {
1899     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1900     const SampleType *samples = data;
1901     int ret;
1902
1903     if (s->options.allow_per_frame_metadata) {
1904         ret = validate_metadata(avctx);
1905         if (ret)
1906             return ret;
1907     }
1908
1909     if (s->bit_alloc.sr_code == 1)
1910         adjust_frame_size(s);
1911
1912     deinterleave_input_samples(s, samples);
1913
1914     apply_mdct(s);
1915
1916     scale_coefficients(s);
1917
1918     compute_rematrixing_strategy(s);
1919
1920     apply_rematrixing(s);
1921
1922     process_exponents(s);
1923
1924     ret = compute_bit_allocation(s);
1925     if (ret) {
1926         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Bit allocation failed. Try increasing the bitrate.\n");
1927         return ret;
1928     }
1929
1930     quantize_mantissas(s);
1931
1932     output_frame(s, frame);
1933
1934     return s->frame_size;
1935 }
1936
1937
1938 /**
1939  * Finalize encoding and free any memory allocated by the encoder.
1940  */
1941 static av_cold int ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1942 {
1943     int blk, ch;
1944     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1945
1946     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
1947         av_freep(&s->planar_samples[ch]);
1948     av_freep(&s->planar_samples);
1949     av_freep(&s->bap_buffer);
1950     av_freep(&s->bap1_buffer);
1951     av_freep(&s->mdct_coef_buffer);
1952     av_freep(&s->fixed_coef_buffer);
1953     av_freep(&s->exp_buffer);
1954     av_freep(&s->grouped_exp_buffer);
1955     av_freep(&s->psd_buffer);
1956     av_freep(&s->band_psd_buffer);
1957     av_freep(&s->mask_buffer);
1958     av_freep(&s->qmant_buffer);
1959     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1960         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1961         av_freep(&block->bap);
1962         av_freep(&block->mdct_coef);
1963         av_freep(&block->fixed_coef);
1964         av_freep(&block->exp);
1965         av_freep(&block->grouped_exp);
1966         av_freep(&block->psd);
1967         av_freep(&block->band_psd);
1968         av_freep(&block->mask);
1969         av_freep(&block->qmant);
1970     }
1971
1972     mdct_end(&s->mdct);
1973
1974     av_freep(&avctx->coded_frame);
1975     return 0;
1976 }
1977
1978
1979 /**
1980  * Set channel information during initialization.
1981  */
1982 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
1983                                     int64_t *channel_layout)
1984 {
1985     int ch_layout;
1986
1987     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
1988         return AVERROR(EINVAL);
1989     if ((uint64_t)*channel_layout > 0x7FF)
1990         return AVERROR(EINVAL);
1991     ch_layout = *channel_layout;
1992     if (!ch_layout)
1993         ch_layout = avcodec_guess_channel_layout(channels, CODEC_ID_AC3, NULL);
1994     if (av_get_channel_layout_nb_channels(ch_layout) != channels)
1995         return AVERROR(EINVAL);
1996
1997     s->lfe_on       = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
1998     s->channels     = channels;
1999     s->fbw_channels = channels - s->lfe_on;
2000     s->lfe_channel  = s->lfe_on ? s->fbw_channels : -1;
2001     if (s->lfe_on)
2002         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2003
2004     switch (ch_layout) {
2005     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
2006     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
2007     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
2008     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
2009     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
2010     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
2011     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
2012     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
2013     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
2014     default:
2015         return AVERROR(EINVAL);
2016     }
2017     s->has_center   = (s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO;
2018     s->has_surround =  s->channel_mode & 0x04;
2019
2020     s->channel_map  = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
2021     *channel_layout = ch_layout;
2022     if (s->lfe_on)
2023         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2024
2025     return 0;
2026 }
2027
2028
2029 static av_cold int validate_options(AVCodecContext *avctx, AC3EncodeContext *s)
2030 {
2031     int i, ret;
2032
2033     /* validate channel layout */
2034     if (!avctx->channel_layout) {
2035         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
2036                                       "encoder will guess the layout, but it "
2037                                       "might be incorrect.\n");
2038     }
2039     ret = set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout);
2040     if (ret) {
2041         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
2042         return ret;
2043     }
2044
2045     /* validate sample rate */
2046     for (i = 0; i < 9; i++) {
2047         if ((ff_ac3_sample_rate_tab[i / 3] >> (i % 3)) == avctx->sample_rate)
2048             break;
2049     }
2050     if (i == 9) {
2051         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
2052         return AVERROR(EINVAL);
2053     }
2054     s->sample_rate        = avctx->sample_rate;
2055     s->bit_alloc.sr_shift = i % 3;
2056     s->bit_alloc.sr_code  = i / 3;
2057     s->bitstream_id       = 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
2058
2059     /* validate bit rate */
2060     for (i = 0; i < 19; i++) {
2061         if ((ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift)*1000 == avctx->bit_rate)
2062             break;
2063     }
2064     if (i == 19) {
2065         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate\n");
2066         return AVERROR(EINVAL);
2067     }
2068     s->bit_rate        = avctx->bit_rate;
2069     s->frame_size_code = i << 1;
2070
2071     /* validate cutoff */
2072     if (avctx->cutoff < 0) {
2073         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid cutoff frequency\n");
2074         return AVERROR(EINVAL);
2075     }
2076     s->cutoff = avctx->cutoff;
2077     if (s->cutoff > (s->sample_rate >> 1))
2078         s->cutoff = s->sample_rate >> 1;
2079
2080     /* validate audio service type / channels combination */
2081     if ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE &&
2082          avctx->channels == 1) ||
2083         ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_COMMENTARY ||
2084           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_EMERGENCY  ||
2085           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_VOICE_OVER)
2086          && avctx->channels > 1)) {
2087         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid audio service type for the "
2088                                     "specified number of channels\n");
2089         return AVERROR(EINVAL);
2090     }
2091
2092     ret = validate_metadata(avctx);
2093     if (ret)
2094         return ret;
2095
2096     return 0;
2097 }
2098
2099
2100 /**
2101  * Set bandwidth for all channels.
2102  * The user can optionally supply a cutoff frequency. Otherwise an appropriate
2103  * default value will be used.
2104  */
2105 static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s)
2106 {
2107     int ch, bw_code;
2108
2109     if (s->cutoff) {
2110         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
2111         int fbw_coeffs;
2112         fbw_coeffs     = s->cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
2113         bw_code        = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
2114     } else {
2115         /* use default bandwidth setting */
2116         /* XXX: should compute the bandwidth according to the frame
2117            size, so that we avoid annoying high frequency artifacts */
2118         bw_code = 50;
2119     }
2120
2121     /* set number of coefficients for each channel */
2122     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
2123         s->bandwidth_code[ch] = bw_code;
2124         s->nb_coefs[ch]       = bw_code * 3 + 73;
2125     }
2126     if (s->lfe_on)
2127         s->nb_coefs[s->lfe_channel] = 7; /* LFE channel always has 7 coefs */
2128 }
2129
2130
2131 static av_cold int allocate_buffers(AVCodecContext *avctx)
2132 {
2133     int blk, ch;
2134     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2135
2136     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->planar_samples, s->channels * sizeof(*s->planar_samples),
2137                      alloc_fail);
2138     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
2139         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->planar_samples[ch],
2140                           (AC3_FRAME_SIZE+AC3_BLOCK_SIZE) * sizeof(**s->planar_samples),
2141                           alloc_fail);
2142     }
2143     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap_buffer,  AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
2144                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->bap_buffer),  alloc_fail);
2145     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap1_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
2146                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->bap1_buffer), alloc_fail);
2147     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mdct_coef_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
2148                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->mdct_coef_buffer), alloc_fail);
2149     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
2150                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->exp_buffer), alloc_fail);
2151     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->grouped_exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
2152                      128 * sizeof(*s->grouped_exp_buffer), alloc_fail);
2153     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->psd_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
2154                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->psd_buffer), alloc_fail);
2155     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->band_psd_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
2156                      64 * sizeof(*s->band_psd_buffer), alloc_fail);
2157     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mask_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
2158                      64 * sizeof(*s->mask_buffer), alloc_fail);
2159     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->qmant_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
2160                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->qmant_buffer), alloc_fail);
2161     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2162         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2163         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, block->bap, s->channels * sizeof(*block->bap),
2164                          alloc_fail);
2165         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mdct_coef, s->channels * sizeof(*block->mdct_coef),
2166                           alloc_fail);
2167         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->exp, s->channels * sizeof(*block->exp),
2168                           alloc_fail);
2169         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->grouped_exp, s->channels * sizeof(*block->grouped_exp),
2170                           alloc_fail);
2171         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->psd, s->channels * sizeof(*block->psd),
2172                           alloc_fail);
2173         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->band_psd, s->channels * sizeof(*block->band_psd),
2174                           alloc_fail);
2175         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mask, s->channels * sizeof(*block->mask),
2176                           alloc_fail);
2177         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->qmant, s->channels * sizeof(*block->qmant),
2178                           alloc_fail);
2179
2180         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
2181             /* arrangement: block, channel, coeff */
2182             block->bap[ch]         = &s->bap_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
2183             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
2184             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * s->channels + ch)];
2185             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
2186             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * s->channels + ch)];
2187             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * s->channels + ch)];
2188             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
2189
2190             /* arrangement: channel, block, coeff */
2191             block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (AC3_MAX_BLOCKS * ch + blk)];
2192         }
2193     }
2194
2195     if (CONFIG_AC3ENC_FLOAT) {
2196         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->fixed_coef_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
2197                          AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->fixed_coef_buffer), alloc_fail);
2198         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2199             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2200             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, s->channels *
2201                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2202             for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
2203                 block->fixed_coef[ch] = &s->fixed_coef_buffer[AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
2204         }
2205     } else {
2206         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
2207             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2208             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, s->channels *
2209                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2210             for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
2211                 block->fixed_coef[ch] = (int32_t *)block->mdct_coef[ch];
2212         }
2213     }
2214
2215     return 0;
2216 alloc_fail:
2217     return AVERROR(ENOMEM);
2218 }
2219
2220
2221 /**
2222  * Initialize the encoder.
2223  */
2224 static av_cold int ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
2225 {
2226     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2227     int ret, frame_size_58;
2228
2229     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
2230
2231     ff_ac3_common_init();
2232
2233     ret = validate_options(avctx, s);
2234     if (ret)
2235         return ret;
2236
2237     s->bitstream_mode = avctx->audio_service_type;
2238     if (s->bitstream_mode == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE)
2239         s->bitstream_mode = 0x7;
2240
2241     s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
2242     s->bits_written    = 0;
2243     s->samples_written = 0;
2244     s->frame_size      = s->frame_size_min;
2245
2246     /* calculate crc_inv for both possible frame sizes */
2247     frame_size_58 = (( s->frame_size    >> 2) + ( s->frame_size    >> 4)) << 1;
2248     s->crc_inv[0] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2249     if (s->bit_alloc.sr_code == 1) {
2250         frame_size_58 = (((s->frame_size+2) >> 2) + ((s->frame_size+2) >> 4)) << 1;
2251         s->crc_inv[1] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2252     }
2253
2254     set_bandwidth(s);
2255
2256     rematrixing_init(s);
2257
2258     exponent_init(s);
2259
2260     bit_alloc_init(s);
2261
2262     ret = mdct_init(avctx, &s->mdct, 9);
2263     if (ret)
2264         goto init_fail;
2265
2266     ret = allocate_buffers(avctx);
2267     if (ret)
2268         goto init_fail;
2269
2270     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
2271
2272     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
2273     ff_ac3dsp_init(&s->ac3dsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
2274
2275     dprint_options(avctx);
2276
2277     return 0;
2278 init_fail:
2279     ac3_encode_close(avctx);
2280     return ret;
2281 }