Get audio_service_type for AC-3 based on bitstream mode in the AC-3 parser
[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 "avcodec.h"
36 #include "put_bits.h"
37 #include "dsputil.h"
38 #include "ac3dsp.h"
39 #include "ac3.h"
40 #include "audioconvert.h"
41
42
43 #ifndef CONFIG_AC3ENC_FLOAT
44 #define CONFIG_AC3ENC_FLOAT 0
45 #endif
46
47
48 /** Maximum number of exponent groups. +1 for separate DC exponent. */
49 #define AC3_MAX_EXP_GROUPS 85
50
51 /* stereo rematrixing algorithms */
52 #define AC3_REMATRIXING_IS_STATIC 0x1
53 #define AC3_REMATRIXING_SUMS    0
54 #define AC3_REMATRIXING_NONE    1
55 #define AC3_REMATRIXING_ALWAYS  3
56
57 /** Scale a float value by 2^bits and convert to an integer. */
58 #define SCALE_FLOAT(a, bits) lrintf((a) * (float)(1 << (bits)))
59
60
61 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
62 #include "ac3enc_float.h"
63 #else
64 #include "ac3enc_fixed.h"
65 #endif
66
67
68 /**
69  * Data for a single audio block.
70  */
71 typedef struct AC3Block {
72     uint8_t  **bap;                             ///< bit allocation pointers (bap)
73     CoefType **mdct_coef;                       ///< MDCT coefficients
74     int32_t  **fixed_coef;                      ///< fixed-point MDCT coefficients
75     uint8_t  **exp;                             ///< original exponents
76     uint8_t  **grouped_exp;                     ///< grouped exponents
77     int16_t  **psd;                             ///< psd per frequency bin
78     int16_t  **band_psd;                        ///< psd per critical band
79     int16_t  **mask;                            ///< masking curve
80     uint16_t **qmant;                           ///< quantized mantissas
81     uint8_t  coeff_shift[AC3_MAX_CHANNELS];     ///< fixed-point coefficient shift values
82     uint8_t  new_rematrixing_strategy;          ///< send new rematrixing flags in this block
83     uint8_t  rematrixing_flags[4];              ///< rematrixing flags
84 } AC3Block;
85
86 /**
87  * AC-3 encoder private context.
88  */
89 typedef struct AC3EncodeContext {
90     PutBitContext pb;                       ///< bitstream writer context
91     DSPContext dsp;
92     AC3DSPContext ac3dsp;                   ///< AC-3 optimized functions
93     AC3MDCTContext mdct;                    ///< MDCT context
94
95     AC3Block blocks[AC3_MAX_BLOCKS];        ///< per-block info
96
97     int bitstream_id;                       ///< bitstream id                           (bsid)
98     int bitstream_mode;                     ///< bitstream mode                         (bsmod)
99
100     int bit_rate;                           ///< target bit rate, in bits-per-second
101     int sample_rate;                        ///< sampling frequency, in Hz
102
103     int frame_size_min;                     ///< minimum frame size in case rounding is necessary
104     int frame_size;                         ///< current frame size in bytes
105     int frame_size_code;                    ///< frame size code                        (frmsizecod)
106     uint16_t crc_inv[2];
107     int bits_written;                       ///< bit count    (used to avg. bitrate)
108     int samples_written;                    ///< sample count (used to avg. bitrate)
109
110     int fbw_channels;                       ///< number of full-bandwidth channels      (nfchans)
111     int channels;                           ///< total number of channels               (nchans)
112     int lfe_on;                             ///< indicates if there is an LFE channel   (lfeon)
113     int lfe_channel;                        ///< channel index of the LFE channel
114     int channel_mode;                       ///< channel mode                           (acmod)
115     const uint8_t *channel_map;             ///< channel map used to reorder channels
116
117     int cutoff;                             ///< user-specified cutoff frequency, in Hz
118     int bandwidth_code[AC3_MAX_CHANNELS];   ///< bandwidth code (0 to 60)               (chbwcod)
119     int nb_coefs[AC3_MAX_CHANNELS];
120
121     int rematrixing;                        ///< determines how rematrixing strategy is calculated
122     int num_rematrixing_bands;              ///< number of rematrixing bands
123
124     /* bitrate allocation control */
125     int slow_gain_code;                     ///< slow gain code                         (sgaincod)
126     int slow_decay_code;                    ///< slow decay code                        (sdcycod)
127     int fast_decay_code;                    ///< fast decay code                        (fdcycod)
128     int db_per_bit_code;                    ///< dB/bit code                            (dbpbcod)
129     int floor_code;                         ///< floor code                             (floorcod)
130     AC3BitAllocParameters bit_alloc;        ///< bit allocation parameters
131     int coarse_snr_offset;                  ///< coarse SNR offsets                     (csnroffst)
132     int fast_gain_code[AC3_MAX_CHANNELS];   ///< fast gain codes (signal-to-mask ratio) (fgaincod)
133     int fine_snr_offset[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< fine SNR offsets                       (fsnroffst)
134     int frame_bits_fixed;                   ///< number of non-coefficient bits for fixed parameters
135     int frame_bits;                         ///< all frame bits except exponents and mantissas
136     int exponent_bits;                      ///< number of bits used for exponents
137
138     /* mantissa encoding */
139     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
140     uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
141
142     SampleType **planar_samples;
143     uint8_t *bap_buffer;
144     uint8_t *bap1_buffer;
145     CoefType *mdct_coef_buffer;
146     int32_t *fixed_coef_buffer;
147     uint8_t *exp_buffer;
148     uint8_t *grouped_exp_buffer;
149     int16_t *psd_buffer;
150     int16_t *band_psd_buffer;
151     int16_t *mask_buffer;
152     uint16_t *qmant_buffer;
153
154     uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS]; ///< exponent strategies
155
156     DECLARE_ALIGNED(16, SampleType, windowed_samples)[AC3_WINDOW_SIZE];
157 } AC3EncodeContext;
158
159
160 /* prototypes for functions in ac3enc_fixed.c and ac3enc_float.c */
161
162 static av_cold void mdct_end(AC3MDCTContext *mdct);
163
164 static av_cold int mdct_init(AVCodecContext *avctx, AC3MDCTContext *mdct,
165                              int nbits);
166
167 static void mdct512(AC3MDCTContext *mdct, CoefType *out, SampleType *in);
168
169 static void apply_window(DSPContext *dsp, SampleType *output, const SampleType *input,
170                          const SampleType *window, unsigned int len);
171
172 static int normalize_samples(AC3EncodeContext *s);
173
174 static void scale_coefficients(AC3EncodeContext *s);
175
176
177 /**
178  * LUT for number of exponent groups.
179  * exponent_group_tab[exponent strategy-1][number of coefficients]
180  */
181 static uint8_t exponent_group_tab[3][256];
182
183
184 /**
185  * List of supported channel layouts.
186  */
187 static const int64_t ac3_channel_layouts[] = {
188      AV_CH_LAYOUT_MONO,
189      AV_CH_LAYOUT_STEREO,
190      AV_CH_LAYOUT_2_1,
191      AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
192      AV_CH_LAYOUT_2_2,
193      AV_CH_LAYOUT_QUAD,
194      AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
195      AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
196      AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
197     (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
198     (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
199     (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
200     (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
201     (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
202     (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
203     (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
204      AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
205      AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
206      0
207 };
208
209
210 /**
211  * Adjust the frame size to make the average bit rate match the target bit rate.
212  * This is only needed for 11025, 22050, and 44100 sample rates.
213  */
214 static void adjust_frame_size(AC3EncodeContext *s)
215 {
216     while (s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
217         s->bits_written    -= s->bit_rate;
218         s->samples_written -= s->sample_rate;
219     }
220     s->frame_size = s->frame_size_min +
221                     2 * (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
222     s->bits_written    += s->frame_size * 8;
223     s->samples_written += AC3_FRAME_SIZE;
224 }
225
226
227 /**
228  * Deinterleave input samples.
229  * Channels are reordered from Libav's default order to AC-3 order.
230  */
231 static void deinterleave_input_samples(AC3EncodeContext *s,
232                                        const SampleType *samples)
233 {
234     int ch, i;
235
236     /* deinterleave and remap input samples */
237     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
238         const SampleType *sptr;
239         int sinc;
240
241         /* copy last 256 samples of previous frame to the start of the current frame */
242         memcpy(&s->planar_samples[ch][0], &s->planar_samples[ch][AC3_FRAME_SIZE],
243                AC3_BLOCK_SIZE * sizeof(s->planar_samples[0][0]));
244
245         /* deinterleave */
246         sinc = s->channels;
247         sptr = samples + s->channel_map[ch];
248         for (i = AC3_BLOCK_SIZE; i < AC3_FRAME_SIZE+AC3_BLOCK_SIZE; i++) {
249             s->planar_samples[ch][i] = *sptr;
250             sptr += sinc;
251         }
252     }
253 }
254
255
256 /**
257  * Apply the MDCT to input samples to generate frequency coefficients.
258  * This applies the KBD window and normalizes the input to reduce precision
259  * loss due to fixed-point calculations.
260  */
261 static void apply_mdct(AC3EncodeContext *s)
262 {
263     int blk, ch;
264
265     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
266         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
267             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
268             const SampleType *input_samples = &s->planar_samples[ch][blk * AC3_BLOCK_SIZE];
269
270             apply_window(&s->dsp, s->windowed_samples, input_samples, s->mdct.window, AC3_WINDOW_SIZE);
271
272             block->coeff_shift[ch] = normalize_samples(s);
273
274             mdct512(&s->mdct, block->mdct_coef[ch], s->windowed_samples);
275         }
276     }
277 }
278
279
280 /**
281  * Initialize stereo rematrixing.
282  * If the strategy does not change for each frame, set the rematrixing flags.
283  */
284 static void rematrixing_init(AC3EncodeContext *s)
285 {
286     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
287         s->rematrixing = AC3_REMATRIXING_SUMS;
288     else
289         s->rematrixing = AC3_REMATRIXING_NONE;
290     /* NOTE: AC3_REMATRIXING_ALWAYS might be used in
291              the future in conjunction with channel coupling. */
292
293     if (s->rematrixing & AC3_REMATRIXING_IS_STATIC) {
294         int flag = (s->rematrixing == AC3_REMATRIXING_ALWAYS);
295         s->blocks[0].new_rematrixing_strategy = 1;
296         memset(s->blocks[0].rematrixing_flags, flag,
297                sizeof(s->blocks[0].rematrixing_flags));
298     }
299 }
300
301
302 /**
303  * Determine rematrixing flags for each block and band.
304  */
305 static void compute_rematrixing_strategy(AC3EncodeContext *s)
306 {
307     int nb_coefs;
308     int blk, bnd, i;
309     AC3Block *block, *block0;
310
311     s->num_rematrixing_bands = 4;
312
313     if (s->rematrixing & AC3_REMATRIXING_IS_STATIC)
314         return;
315
316     nb_coefs = FFMIN(s->nb_coefs[0], s->nb_coefs[1]);
317
318     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
319         block = &s->blocks[blk];
320         block->new_rematrixing_strategy = !blk;
321         for (bnd = 0; bnd < s->num_rematrixing_bands; bnd++) {
322             /* calculate calculate sum of squared coeffs for one band in one block */
323             int start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
324             int end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
325             CoefSumType sum[4] = {0,};
326             for (i = start; i < end; i++) {
327                 CoefType lt = block->mdct_coef[0][i];
328                 CoefType rt = block->mdct_coef[1][i];
329                 CoefType md = lt + rt;
330                 CoefType sd = lt - rt;
331                 MAC_COEF(sum[0], lt, lt);
332                 MAC_COEF(sum[1], rt, rt);
333                 MAC_COEF(sum[2], md, md);
334                 MAC_COEF(sum[3], sd, sd);
335             }
336
337             /* compare sums to determine if rematrixing will be used for this band */
338             if (FFMIN(sum[2], sum[3]) < FFMIN(sum[0], sum[1]))
339                 block->rematrixing_flags[bnd] = 1;
340             else
341                 block->rematrixing_flags[bnd] = 0;
342
343             /* determine if new rematrixing flags will be sent */
344             if (blk &&
345                 block->rematrixing_flags[bnd] != block0->rematrixing_flags[bnd]) {
346                 block->new_rematrixing_strategy = 1;
347             }
348         }
349         block0 = block;
350     }
351 }
352
353
354 /**
355  * Apply stereo rematrixing to coefficients based on rematrixing flags.
356  */
357 static void apply_rematrixing(AC3EncodeContext *s)
358 {
359     int nb_coefs;
360     int blk, bnd, i;
361     int start, end;
362     uint8_t *flags;
363
364     if (s->rematrixing == AC3_REMATRIXING_NONE)
365         return;
366
367     nb_coefs = FFMIN(s->nb_coefs[0], s->nb_coefs[1]);
368
369     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
370         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
371         if (block->new_rematrixing_strategy)
372             flags = block->rematrixing_flags;
373         for (bnd = 0; bnd < s->num_rematrixing_bands; bnd++) {
374             if (flags[bnd]) {
375                 start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
376                 end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
377                 for (i = start; i < end; i++) {
378                     int32_t lt = block->fixed_coef[0][i];
379                     int32_t rt = block->fixed_coef[1][i];
380                     block->fixed_coef[0][i] = (lt + rt) >> 1;
381                     block->fixed_coef[1][i] = (lt - rt) >> 1;
382                 }
383             }
384         }
385     }
386 }
387
388
389 /**
390  * Initialize exponent tables.
391  */
392 static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
393 {
394     int i;
395     for (i = 73; i < 256; i++) {
396         exponent_group_tab[0][i] = (i - 1) /  3;
397         exponent_group_tab[1][i] = (i + 2) /  6;
398         exponent_group_tab[2][i] = (i + 8) / 12;
399     }
400     /* LFE */
401     exponent_group_tab[0][7] = 2;
402 }
403
404
405 /**
406  * Extract exponents from the MDCT coefficients.
407  * This takes into account the normalization that was done to the input samples
408  * by adjusting the exponents by the exponent shift values.
409  */
410 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
411 {
412     int blk, ch, i;
413
414     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
415         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
416             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
417             uint8_t *exp   = block->exp[ch];
418             int32_t *coef = block->fixed_coef[ch];
419             for (i = 0; i < AC3_MAX_COEFS; i++) {
420                 int e;
421                 int v = abs(coef[i]);
422                 if (v == 0)
423                     e = 24;
424                 else {
425                     e = 23 - av_log2(v);
426                     if (e >= 24) {
427                         e = 24;
428                         coef[i] = 0;
429                     }
430                     av_assert2(e >= 0);
431                 }
432                 exp[i] = e;
433             }
434         }
435     }
436 }
437
438
439 /**
440  * Exponent Difference Threshold.
441  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
442  */
443 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 500
444
445
446 /**
447  * Calculate exponent strategies for all blocks in a single channel.
448  */
449 static void compute_exp_strategy_ch(AC3EncodeContext *s, uint8_t *exp_strategy,
450                                     uint8_t *exp)
451 {
452     int blk, blk1;
453     int exp_diff;
454
455     /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
456        reused in the next frame */
457     exp_strategy[0] = EXP_NEW;
458     exp += AC3_MAX_COEFS;
459     for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
460         exp_diff = s->dsp.sad[0](NULL, exp, exp - AC3_MAX_COEFS, 16, 16);
461         if (exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
462             exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
463         else
464             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
465         exp += AC3_MAX_COEFS;
466     }
467
468     /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
469        recoded, we use a coarse encoding */
470     blk = 0;
471     while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
472         blk1 = blk + 1;
473         while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
474             blk1++;
475         switch (blk1 - blk) {
476         case 1:  exp_strategy[blk] = EXP_D45; break;
477         case 2:
478         case 3:  exp_strategy[blk] = EXP_D25; break;
479         default: exp_strategy[blk] = EXP_D15; break;
480         }
481         blk = blk1;
482     }
483 }
484
485
486 /**
487  * Calculate exponent strategies for all channels.
488  * Array arrangement is reversed to simplify the per-channel calculation.
489  */
490 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
491 {
492     int ch, blk;
493
494     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
495         compute_exp_strategy_ch(s, s->exp_strategy[ch], s->blocks[0].exp[ch]);
496     }
497     if (s->lfe_on) {
498         ch = s->lfe_channel;
499         s->exp_strategy[ch][0] = EXP_D15;
500         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
501             s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
502     }
503 }
504
505
506 /**
507  * Update the exponents so that they are the ones the decoder will decode.
508  */
509 static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp, int nb_exps, int exp_strategy)
510 {
511     int nb_groups, i, k;
512
513     nb_groups = exponent_group_tab[exp_strategy-1][nb_exps] * 3;
514
515     /* for each group, compute the minimum exponent */
516     switch(exp_strategy) {
517     case EXP_D25:
518         for (i = 1, k = 1; i <= nb_groups; i++) {
519             uint8_t exp_min = exp[k];
520             if (exp[k+1] < exp_min)
521                 exp_min = exp[k+1];
522             exp[i] = exp_min;
523             k += 2;
524         }
525         break;
526     case EXP_D45:
527         for (i = 1, k = 1; i <= nb_groups; i++) {
528             uint8_t exp_min = exp[k];
529             if (exp[k+1] < exp_min)
530                 exp_min = exp[k+1];
531             if (exp[k+2] < exp_min)
532                 exp_min = exp[k+2];
533             if (exp[k+3] < exp_min)
534                 exp_min = exp[k+3];
535             exp[i] = exp_min;
536             k += 4;
537         }
538         break;
539     }
540
541     /* constraint for DC exponent */
542     if (exp[0] > 15)
543         exp[0] = 15;
544
545     /* decrease the delta between each groups to within 2 so that they can be
546        differentially encoded */
547     for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
548         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i-1] + 2);
549     i--;
550     while (--i >= 0)
551         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i+1] + 2);
552
553     /* now we have the exponent values the decoder will see */
554     switch (exp_strategy) {
555     case EXP_D25:
556         for (i = nb_groups, k = nb_groups * 2; i > 0; i--) {
557             uint8_t exp1 = exp[i];
558             exp[k--] = exp1;
559             exp[k--] = exp1;
560         }
561         break;
562     case EXP_D45:
563         for (i = nb_groups, k = nb_groups * 4; i > 0; i--) {
564             exp[k] = exp[k-1] = exp[k-2] = exp[k-3] = exp[i];
565             k -= 4;
566         }
567         break;
568     }
569 }
570
571
572 /**
573  * Encode exponents from original extracted form to what the decoder will see.
574  * This copies and groups exponents based on exponent strategy and reduces
575  * deltas between adjacent exponent groups so that they can be differentially
576  * encoded.
577  */
578 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
579 {
580     int blk, blk1, ch;
581     uint8_t *exp, *exp1, *exp_strategy;
582     int nb_coefs, num_reuse_blocks;
583
584     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
585         exp          = s->blocks[0].exp[ch];
586         exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
587         nb_coefs     = s->nb_coefs[ch];
588
589         blk = 0;
590         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
591             blk1 = blk + 1;
592
593             /* count the number of EXP_REUSE blocks after the current block */
594             while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
595                 blk1++;
596             num_reuse_blocks = blk1 - blk - 1;
597
598             /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
599             s->ac3dsp.ac3_exponent_min(exp, num_reuse_blocks, nb_coefs);
600
601             encode_exponents_blk_ch(exp, nb_coefs, exp_strategy[blk]);
602
603             /* copy encoded exponents for reuse case */
604             exp1 = exp + AC3_MAX_COEFS;
605             while (blk < blk1-1) {
606                 memcpy(exp1, exp, nb_coefs * sizeof(*exp));
607                 exp1 += AC3_MAX_COEFS;
608                 blk++;
609             }
610             blk = blk1;
611             exp = exp1;
612         }
613     }
614 }
615
616
617 /**
618  * Group exponents.
619  * 3 delta-encoded exponents are in each 7-bit group. The number of groups
620  * varies depending on exponent strategy and bandwidth.
621  */
622 static void group_exponents(AC3EncodeContext *s)
623 {
624     int blk, ch, i;
625     int group_size, nb_groups, bit_count;
626     uint8_t *p;
627     int delta0, delta1, delta2;
628     int exp0, exp1;
629
630     bit_count = 0;
631     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
632         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
633         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
634             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
635             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
636                 continue;
637             group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
638             nb_groups = exponent_group_tab[exp_strategy-1][s->nb_coefs[ch]];
639             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
640             p = block->exp[ch];
641
642             /* DC exponent */
643             exp1 = *p++;
644             block->grouped_exp[ch][0] = exp1;
645
646             /* remaining exponents are delta encoded */
647             for (i = 1; i <= nb_groups; i++) {
648                 /* merge three delta in one code */
649                 exp0   = exp1;
650                 exp1   = p[0];
651                 p     += group_size;
652                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
653                 av_assert2(delta0 >= 0 && delta0 <= 4);
654
655                 exp0   = exp1;
656                 exp1   = p[0];
657                 p     += group_size;
658                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
659                 av_assert2(delta1 >= 0 && delta1 <= 4);
660
661                 exp0   = exp1;
662                 exp1   = p[0];
663                 p     += group_size;
664                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
665                 av_assert2(delta2 >= 0 && delta2 <= 4);
666
667                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
668             }
669         }
670     }
671
672     s->exponent_bits = bit_count;
673 }
674
675
676 /**
677  * Calculate final exponents from the supplied MDCT coefficients and exponent shift.
678  * Extract exponents from MDCT coefficients, calculate exponent strategies,
679  * and encode final exponents.
680  */
681 static void process_exponents(AC3EncodeContext *s)
682 {
683     extract_exponents(s);
684
685     compute_exp_strategy(s);
686
687     encode_exponents(s);
688
689     group_exponents(s);
690
691     emms_c();
692 }
693
694
695 /**
696  * Count frame bits that are based solely on fixed parameters.
697  * This only has to be run once when the encoder is initialized.
698  */
699 static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
700 {
701     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
702     int blk;
703     int frame_bits;
704
705     /* assumptions:
706      *   no dynamic range codes
707      *   no channel coupling
708      *   bit allocation parameters do not change between blocks
709      *   SNR offsets do not change between blocks
710      *   no delta bit allocation
711      *   no skipped data
712      *   no auxilliary data
713      */
714
715     /* header size */
716     frame_bits = 65;
717     frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
718
719     /* audio blocks */
720     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
721         frame_bits += s->fbw_channels * 2 + 2; /* blksw * c, dithflag * c, dynrnge, cplstre */
722         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
723             frame_bits++; /* rematstr */
724         }
725         frame_bits += 2 * s->fbw_channels; /* chexpstr[2] * c */
726         if (s->lfe_on)
727             frame_bits++; /* lfeexpstr */
728         frame_bits++; /* baie */
729         frame_bits++; /* snr */
730         frame_bits += 2; /* delta / skip */
731     }
732     frame_bits++; /* cplinu for block 0 */
733     /* bit alloc info */
734     /* sdcycod[2], fdcycod[2], sgaincod[2], dbpbcod[2], floorcod[3] */
735     /* csnroffset[6] */
736     /* (fsnoffset[4] + fgaincod[4]) * c */
737     frame_bits += 2*4 + 3 + 6 + s->channels * (4 + 3);
738
739     /* auxdatae, crcrsv */
740     frame_bits += 2;
741
742     /* CRC */
743     frame_bits += 16;
744
745     s->frame_bits_fixed = frame_bits;
746 }
747
748
749 /**
750  * Initialize bit allocation.
751  * Set default parameter codes and calculate parameter values.
752  */
753 static void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
754 {
755     int ch;
756
757     /* init default parameters */
758     s->slow_decay_code = 2;
759     s->fast_decay_code = 1;
760     s->slow_gain_code  = 1;
761     s->db_per_bit_code = 3;
762     s->floor_code      = 7;
763     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
764         s->fast_gain_code[ch] = 4;
765
766     /* initial snr offset */
767     s->coarse_snr_offset = 40;
768
769     /* compute real values */
770     /* currently none of these values change during encoding, so we can just
771        set them once at initialization */
772     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
773     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
774     s->bit_alloc.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
775     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
776     s->bit_alloc.floor      = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
777
778     count_frame_bits_fixed(s);
779 }
780
781
782 /**
783  * Count the bits used to encode the frame, minus exponents and mantissas.
784  * Bits based on fixed parameters have already been counted, so now we just
785  * have to add the bits based on parameters that change during encoding.
786  */
787 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
788 {
789     int blk, ch;
790     int frame_bits = 0;
791
792     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
793         /* stereo rematrixing */
794         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO &&
795             s->blocks[blk].new_rematrixing_strategy) {
796             frame_bits += s->num_rematrixing_bands;
797         }
798
799         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
800             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE)
801                 frame_bits += 6 + 2; /* chbwcod[6], gainrng[2] */
802         }
803     }
804     s->frame_bits = s->frame_bits_fixed + frame_bits;
805 }
806
807
808 /**
809  * Calculate the number of bits needed to encode a set of mantissas.
810  */
811 static int compute_mantissa_size(int mant_cnt[5], uint8_t *bap, int nb_coefs)
812 {
813     int bits, b, i;
814
815     bits = 0;
816     for (i = 0; i < nb_coefs; i++) {
817         b = bap[i];
818         if (b <= 4) {
819             // bap=1 to bap=4 will be counted in compute_mantissa_size_final
820             mant_cnt[b]++;
821         } else if (b <= 13) {
822             // bap=5 to bap=13 use (bap-1) bits
823             bits += b - 1;
824         } else {
825             // bap=14 uses 14 bits and bap=15 uses 16 bits
826             bits += (b == 14) ? 14 : 16;
827         }
828     }
829     return bits;
830 }
831
832
833 /**
834  * Finalize the mantissa bit count by adding in the grouped mantissas.
835  */
836 static int compute_mantissa_size_final(int mant_cnt[5])
837 {
838     // bap=1 : 3 mantissas in 5 bits
839     int bits = (mant_cnt[1] / 3) * 5;
840     // bap=2 : 3 mantissas in 7 bits
841     // bap=4 : 2 mantissas in 7 bits
842     bits += ((mant_cnt[2] / 3) + (mant_cnt[4] >> 1)) * 7;
843     // bap=3 : each mantissa is 3 bits
844     bits += mant_cnt[3] * 3;
845     return bits;
846 }
847
848
849 /**
850  * Calculate masking curve based on the final exponents.
851  * Also calculate the power spectral densities to use in future calculations.
852  */
853 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
854 {
855     int blk, ch;
856
857     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
858         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
859         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
860             /* We only need psd and mask for calculating bap.
861                Since we currently do not calculate bap when exponent
862                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
863             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
864                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], 0,
865                                           s->nb_coefs[ch],
866                                           block->psd[ch], block->band_psd[ch]);
867                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, block->band_psd[ch],
868                                            0, s->nb_coefs[ch],
869                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
870                                            ch == s->lfe_channel,
871                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
872                                            block->mask[ch]);
873             }
874         }
875     }
876 }
877
878
879 /**
880  * Ensure that bap for each block and channel point to the current bap_buffer.
881  * They may have been switched during the bit allocation search.
882  */
883 static void reset_block_bap(AC3EncodeContext *s)
884 {
885     int blk, ch;
886     if (s->blocks[0].bap[0] == s->bap_buffer)
887         return;
888     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
889         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
890             s->blocks[blk].bap[ch] = &s->bap_buffer[AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
891         }
892     }
893 }
894
895
896 /**
897  * Run the bit allocation with a given SNR offset.
898  * This calculates the bit allocation pointers that will be used to determine
899  * the quantization of each mantissa.
900  * @return the number of bits needed for mantissas if the given SNR offset is
901  *         is used.
902  */
903 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
904 {
905     int blk, ch;
906     int mantissa_bits;
907     int mant_cnt[5];
908
909     snr_offset = (snr_offset - 240) << 2;
910
911     reset_block_bap(s);
912     mantissa_bits = 0;
913     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
914         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
915         // initialize grouped mantissa counts. these are set so that they are
916         // padded to the next whole group size when bits are counted in
917         // compute_mantissa_size_final
918         mant_cnt[0] = mant_cnt[3] = 0;
919         mant_cnt[1] = mant_cnt[2] = 2;
920         mant_cnt[4] = 1;
921         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
922             /* Currently the only bit allocation parameters which vary across
923                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
924                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
925                whenever we reuse exponents. */
926             if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE) {
927                 memcpy(block->bap[ch], s->blocks[blk-1].bap[ch], AC3_MAX_COEFS);
928             } else {
929                 ff_ac3_bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch], 0,
930                                           s->nb_coefs[ch], snr_offset,
931                                           s->bit_alloc.floor, ff_ac3_bap_tab,
932                                           block->bap[ch]);
933             }
934             mantissa_bits += compute_mantissa_size(mant_cnt, block->bap[ch], s->nb_coefs[ch]);
935         }
936         mantissa_bits += compute_mantissa_size_final(mant_cnt);
937     }
938     return mantissa_bits;
939 }
940
941
942 /**
943  * Constant bitrate bit allocation search.
944  * Find the largest SNR offset that will allow data to fit in the frame.
945  */
946 static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
947 {
948     int ch;
949     int bits_left;
950     int snr_offset, snr_incr;
951
952     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
953     av_assert2(bits_left >= 0);
954
955     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
956
957     /* if previous frame SNR offset was 1023, check if current frame can also
958        use SNR offset of 1023. if so, skip the search. */
959     if ((snr_offset | s->fine_snr_offset[0]) == 1023) {
960         if (bit_alloc(s, 1023) <= bits_left)
961             return 0;
962     }
963
964     while (snr_offset >= 0 &&
965            bit_alloc(s, snr_offset) > bits_left) {
966         snr_offset -= 64;
967     }
968     if (snr_offset < 0)
969         return AVERROR(EINVAL);
970
971     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
972     for (snr_incr = 64; snr_incr > 0; snr_incr >>= 2) {
973         while (snr_offset + snr_incr <= 1023 &&
974                bit_alloc(s, snr_offset + snr_incr) <= bits_left) {
975             snr_offset += snr_incr;
976             FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
977         }
978     }
979     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
980     reset_block_bap(s);
981
982     s->coarse_snr_offset = snr_offset >> 4;
983     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
984         s->fine_snr_offset[ch] = snr_offset & 0xF;
985
986     return 0;
987 }
988
989
990 /**
991  * Downgrade exponent strategies to reduce the bits used by the exponents.
992  * This is a fallback for when bit allocation fails with the normal exponent
993  * strategies.  Each time this function is run it only downgrades the
994  * strategy in 1 channel of 1 block.
995  * @return non-zero if downgrade was unsuccessful
996  */
997 static int downgrade_exponents(AC3EncodeContext *s)
998 {
999     int ch, blk;
1000
1001     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1002         for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk >= 0; blk--) {
1003             if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_D15) {
1004                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_D25;
1005                 return 0;
1006             }
1007         }
1008     }
1009     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1010         for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk >= 0; blk--) {
1011             if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_D25) {
1012                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_D45;
1013                 return 0;
1014             }
1015         }
1016     }
1017     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1018         /* block 0 cannot reuse exponents, so only downgrade D45 to REUSE if
1019            the block number > 0 */
1020         for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk > 0; blk--) {
1021             if (s->exp_strategy[ch][blk] > EXP_REUSE) {
1022                 s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
1023                 return 0;
1024             }
1025         }
1026     }
1027     return -1;
1028 }
1029
1030
1031 /**
1032  * Reduce the bandwidth to reduce the number of bits used for a given SNR offset.
1033  * This is a second fallback for when bit allocation still fails after exponents
1034  * have been downgraded.
1035  * @return non-zero if bandwidth reduction was unsuccessful
1036  */
1037 static int reduce_bandwidth(AC3EncodeContext *s, int min_bw_code)
1038 {
1039     int ch;
1040
1041     if (s->bandwidth_code[0] > min_bw_code) {
1042         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1043             s->bandwidth_code[ch]--;
1044             s->nb_coefs[ch] = s->bandwidth_code[ch] * 3 + 73;
1045         }
1046         return 0;
1047     }
1048     return -1;
1049 }
1050
1051
1052 /**
1053  * Perform bit allocation search.
1054  * Finds the SNR offset value that maximizes quality and fits in the specified
1055  * frame size.  Output is the SNR offset and a set of bit allocation pointers
1056  * used to quantize the mantissas.
1057  */
1058 static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1059 {
1060     int ret;
1061
1062     count_frame_bits(s);
1063
1064     bit_alloc_masking(s);
1065
1066     ret = cbr_bit_allocation(s);
1067     while (ret) {
1068         /* fallback 1: downgrade exponents */
1069         if (!downgrade_exponents(s)) {
1070             extract_exponents(s);
1071             encode_exponents(s);
1072             group_exponents(s);
1073             ret = compute_bit_allocation(s);
1074             continue;
1075         }
1076
1077         /* fallback 2: reduce bandwidth */
1078         /* only do this if the user has not specified a specific cutoff
1079            frequency */
1080         if (!s->cutoff && !reduce_bandwidth(s, 0)) {
1081             process_exponents(s);
1082             ret = compute_bit_allocation(s);
1083             continue;
1084         }
1085
1086         /* fallbacks were not enough... */
1087         break;
1088     }
1089
1090     return ret;
1091 }
1092
1093
1094 /**
1095  * Symmetric quantization on 'levels' levels.
1096  */
1097 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
1098 {
1099     int v = ((((levels * c) >> (24 - e)) + 1) >> 1) + (levels >> 1);
1100     av_assert2(v >= 0 && v < levels);
1101     return v;
1102 }
1103
1104
1105 /**
1106  * Asymmetric quantization on 2^qbits levels.
1107  */
1108 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
1109 {
1110     int lshift, m, v;
1111
1112     lshift = e + qbits - 24;
1113     if (lshift >= 0)
1114         v = c << lshift;
1115     else
1116         v = c >> (-lshift);
1117     /* rounding */
1118     v = (v + 1) >> 1;
1119     m = (1 << (qbits-1));
1120     if (v >= m)
1121         v = m - 1;
1122     av_assert2(v >= -m);
1123     return v & ((1 << qbits)-1);
1124 }
1125
1126
1127 /**
1128  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
1129  */
1130 static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3EncodeContext *s, int32_t *fixed_coef,
1131                                       uint8_t *exp,
1132                                       uint8_t *bap, uint16_t *qmant, int n)
1133 {
1134     int i;
1135
1136     for (i = 0; i < n; i++) {
1137         int v;
1138         int c = fixed_coef[i];
1139         int e = exp[i];
1140         int b = bap[i];
1141         switch (b) {
1142         case 0:
1143             v = 0;
1144             break;
1145         case 1:
1146             v = sym_quant(c, e, 3);
1147             switch (s->mant1_cnt) {
1148             case 0:
1149                 s->qmant1_ptr = &qmant[i];
1150                 v = 9 * v;
1151                 s->mant1_cnt = 1;
1152                 break;
1153             case 1:
1154                 *s->qmant1_ptr += 3 * v;
1155                 s->mant1_cnt = 2;
1156                 v = 128;
1157                 break;
1158             default:
1159                 *s->qmant1_ptr += v;
1160                 s->mant1_cnt = 0;
1161                 v = 128;
1162                 break;
1163             }
1164             break;
1165         case 2:
1166             v = sym_quant(c, e, 5);
1167             switch (s->mant2_cnt) {
1168             case 0:
1169                 s->qmant2_ptr = &qmant[i];
1170                 v = 25 * v;
1171                 s->mant2_cnt = 1;
1172                 break;
1173             case 1:
1174                 *s->qmant2_ptr += 5 * v;
1175                 s->mant2_cnt = 2;
1176                 v = 128;
1177                 break;
1178             default:
1179                 *s->qmant2_ptr += v;
1180                 s->mant2_cnt = 0;
1181                 v = 128;
1182                 break;
1183             }
1184             break;
1185         case 3:
1186             v = sym_quant(c, e, 7);
1187             break;
1188         case 4:
1189             v = sym_quant(c, e, 11);
1190             switch (s->mant4_cnt) {
1191             case 0:
1192                 s->qmant4_ptr = &qmant[i];
1193                 v = 11 * v;
1194                 s->mant4_cnt = 1;
1195                 break;
1196             default:
1197                 *s->qmant4_ptr += v;
1198                 s->mant4_cnt = 0;
1199                 v = 128;
1200                 break;
1201             }
1202             break;
1203         case 5:
1204             v = sym_quant(c, e, 15);
1205             break;
1206         case 14:
1207             v = asym_quant(c, e, 14);
1208             break;
1209         case 15:
1210             v = asym_quant(c, e, 16);
1211             break;
1212         default:
1213             v = asym_quant(c, e, b - 1);
1214             break;
1215         }
1216         qmant[i] = v;
1217     }
1218 }
1219
1220
1221 /**
1222  * Quantize mantissas using coefficients, exponents, and bit allocation pointers.
1223  */
1224 static void quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
1225 {
1226     int blk, ch;
1227
1228
1229     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1230         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1231         s->mant1_cnt  = s->mant2_cnt  = s->mant4_cnt  = 0;
1232         s->qmant1_ptr = s->qmant2_ptr = s->qmant4_ptr = NULL;
1233
1234         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1235             quantize_mantissas_blk_ch(s, block->fixed_coef[ch],
1236                                       block->exp[ch], block->bap[ch],
1237                                       block->qmant[ch], s->nb_coefs[ch]);
1238         }
1239     }
1240 }
1241
1242
1243 /**
1244  * Write the AC-3 frame header to the output bitstream.
1245  */
1246 static void output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1247 {
1248     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
1249     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
1250     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
1251     put_bits(&s->pb, 6,  s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min) / 2);
1252     put_bits(&s->pb, 5,  s->bitstream_id);
1253     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
1254     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
1255     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
1256         put_bits(&s->pb, 2, 1);     /* XXX -4.5 dB */
1257     if (s->channel_mode & 0x04)
1258         put_bits(&s->pb, 2, 1);     /* XXX -6 dB */
1259     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1260         put_bits(&s->pb, 2, 0);     /* surround not indicated */
1261     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
1262     put_bits(&s->pb, 5, 31);        /* dialog norm: -31 db */
1263     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
1264     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
1265     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no audio production info */
1266     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no copyright */
1267     put_bits(&s->pb, 1, 1);         /* original bitstream */
1268     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
1269     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
1270     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
1271 }
1272
1273
1274 /**
1275  * Write one audio block to the output bitstream.
1276  */
1277 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int blk)
1278 {
1279     int ch, i, baie, rbnd;
1280     AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1281
1282     /* block switching */
1283     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1284         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1285
1286     /* dither flags */
1287     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1288         put_bits(&s->pb, 1, 1);
1289
1290     /* dynamic range codes */
1291     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1292
1293     /* channel coupling */
1294     if (!blk) {
1295         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* coupling strategy present */
1296         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no coupling strategy */
1297     } else {
1298         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no new coupling strategy */
1299     }
1300
1301     /* stereo rematrixing */
1302     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1303         put_bits(&s->pb, 1, block->new_rematrixing_strategy);
1304         if (block->new_rematrixing_strategy) {
1305             /* rematrixing flags */
1306             for (rbnd = 0; rbnd < s->num_rematrixing_bands; rbnd++)
1307                 put_bits(&s->pb, 1, block->rematrixing_flags[rbnd]);
1308         }
1309     }
1310
1311     /* exponent strategy */
1312     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1313         put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
1314     if (s->lfe_on)
1315         put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
1316
1317     /* bandwidth */
1318     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1319         if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE)
1320             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code[ch]);
1321     }
1322
1323     /* exponents */
1324     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1325         int nb_groups;
1326
1327         if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE)
1328             continue;
1329
1330         /* DC exponent */
1331         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0]);
1332
1333         /* exponent groups */
1334         nb_groups = exponent_group_tab[s->exp_strategy[ch][blk]-1][s->nb_coefs[ch]];
1335         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
1336             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
1337
1338         /* gain range info */
1339         if (ch != s->lfe_channel)
1340             put_bits(&s->pb, 2, 0);
1341     }
1342
1343     /* bit allocation info */
1344     baie = (blk == 0);
1345     put_bits(&s->pb, 1, baie);
1346     if (baie) {
1347         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
1348         put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
1349         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
1350         put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
1351         put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
1352     }
1353
1354     /* snr offset */
1355     put_bits(&s->pb, 1, baie);
1356     if (baie) {
1357         put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
1358         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1359             put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
1360             put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
1361         }
1362     }
1363
1364     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
1365     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
1366
1367     /* mantissas */
1368     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1369         int b, q;
1370         for (i = 0; i < s->nb_coefs[ch]; i++) {
1371             q = block->qmant[ch][i];
1372             b = block->bap[ch][i];
1373             switch (b) {
1374             case 0:                                         break;
1375             case 1: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   5, q); break;
1376             case 2: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   7, q); break;
1377             case 3:               put_bits(&s->pb,   3, q); break;
1378             case 4: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   7, q); break;
1379             case 14:              put_bits(&s->pb,  14, q); break;
1380             case 15:              put_bits(&s->pb,  16, q); break;
1381             default:              put_bits(&s->pb, b-1, q); break;
1382             }
1383         }
1384     }
1385 }
1386
1387
1388 /** CRC-16 Polynomial */
1389 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1390
1391
1392 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1393 {
1394     unsigned int c;
1395
1396     c = 0;
1397     while (a) {
1398         if (a & 1)
1399             c ^= b;
1400         a = a >> 1;
1401         b = b << 1;
1402         if (b & (1 << 16))
1403             b ^= poly;
1404     }
1405     return c;
1406 }
1407
1408
1409 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1410 {
1411     unsigned int r;
1412     r = 1;
1413     while (n) {
1414         if (n & 1)
1415             r = mul_poly(r, a, poly);
1416         a = mul_poly(a, a, poly);
1417         n >>= 1;
1418     }
1419     return r;
1420 }
1421
1422
1423 /**
1424  * Fill the end of the frame with 0's and compute the two CRCs.
1425  */
1426 static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1427 {
1428     const AVCRC *crc_ctx = av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI);
1429     int frame_size_58, pad_bytes, crc1, crc2_partial, crc2, crc_inv;
1430     uint8_t *frame;
1431
1432     frame_size_58 = ((s->frame_size >> 2) + (s->frame_size >> 4)) << 1;
1433
1434     /* pad the remainder of the frame with zeros */
1435     av_assert2(s->frame_size * 8 - put_bits_count(&s->pb) >= 18);
1436     flush_put_bits(&s->pb);
1437     frame = s->pb.buf;
1438     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
1439     av_assert2(pad_bytes >= 0);
1440     if (pad_bytes > 0)
1441         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
1442
1443     /* compute crc1 */
1444     /* this is not so easy because it is at the beginning of the data... */
1445     crc1    = av_bswap16(av_crc(crc_ctx, 0, frame + 4, frame_size_58 - 4));
1446     crc_inv = s->crc_inv[s->frame_size > s->frame_size_min];
1447     crc1    = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1448     AV_WB16(frame + 2, crc1);
1449
1450     /* compute crc2 */
1451     crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + frame_size_58,
1452                           s->frame_size - frame_size_58 - 3);
1453     crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1454     /* ensure crc2 does not match sync word by flipping crcrsv bit if needed */
1455     if (crc2 == 0x770B) {
1456         frame[s->frame_size - 3] ^= 0x1;
1457         crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1458     }
1459     crc2 = av_bswap16(crc2);
1460     AV_WB16(frame + s->frame_size - 2, crc2);
1461 }
1462
1463
1464 /**
1465  * Write the frame to the output bitstream.
1466  */
1467 static void output_frame(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
1468 {
1469     int blk;
1470
1471     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
1472
1473     output_frame_header(s);
1474
1475     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1476         output_audio_block(s, blk);
1477
1478     output_frame_end(s);
1479 }
1480
1481
1482 /**
1483  * Encode a single AC-3 frame.
1484  */
1485 static int ac3_encode_frame(AVCodecContext *avctx, unsigned char *frame,
1486                             int buf_size, void *data)
1487 {
1488     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1489     const SampleType *samples = data;
1490     int ret;
1491
1492     if (s->bit_alloc.sr_code == 1)
1493         adjust_frame_size(s);
1494
1495     deinterleave_input_samples(s, samples);
1496
1497     apply_mdct(s);
1498
1499     scale_coefficients(s);
1500
1501     compute_rematrixing_strategy(s);
1502
1503     apply_rematrixing(s);
1504
1505     process_exponents(s);
1506
1507     ret = compute_bit_allocation(s);
1508     if (ret) {
1509         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Bit allocation failed. Try increasing the bitrate.\n");
1510         return ret;
1511     }
1512
1513     quantize_mantissas(s);
1514
1515     output_frame(s, frame);
1516
1517     return s->frame_size;
1518 }
1519
1520
1521 /**
1522  * Finalize encoding and free any memory allocated by the encoder.
1523  */
1524 static av_cold int ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1525 {
1526     int blk, ch;
1527     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1528
1529     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
1530         av_freep(&s->planar_samples[ch]);
1531     av_freep(&s->planar_samples);
1532     av_freep(&s->bap_buffer);
1533     av_freep(&s->bap1_buffer);
1534     av_freep(&s->mdct_coef_buffer);
1535     av_freep(&s->fixed_coef_buffer);
1536     av_freep(&s->exp_buffer);
1537     av_freep(&s->grouped_exp_buffer);
1538     av_freep(&s->psd_buffer);
1539     av_freep(&s->band_psd_buffer);
1540     av_freep(&s->mask_buffer);
1541     av_freep(&s->qmant_buffer);
1542     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1543         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1544         av_freep(&block->bap);
1545         av_freep(&block->mdct_coef);
1546         av_freep(&block->fixed_coef);
1547         av_freep(&block->exp);
1548         av_freep(&block->grouped_exp);
1549         av_freep(&block->psd);
1550         av_freep(&block->band_psd);
1551         av_freep(&block->mask);
1552         av_freep(&block->qmant);
1553     }
1554
1555     mdct_end(&s->mdct);
1556
1557     av_freep(&avctx->coded_frame);
1558     return 0;
1559 }
1560
1561
1562 /**
1563  * Set channel information during initialization.
1564  */
1565 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
1566                                     int64_t *channel_layout)
1567 {
1568     int ch_layout;
1569
1570     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
1571         return AVERROR(EINVAL);
1572     if ((uint64_t)*channel_layout > 0x7FF)
1573         return AVERROR(EINVAL);
1574     ch_layout = *channel_layout;
1575     if (!ch_layout)
1576         ch_layout = avcodec_guess_channel_layout(channels, CODEC_ID_AC3, NULL);
1577     if (av_get_channel_layout_nb_channels(ch_layout) != channels)
1578         return AVERROR(EINVAL);
1579
1580     s->lfe_on       = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
1581     s->channels     = channels;
1582     s->fbw_channels = channels - s->lfe_on;
1583     s->lfe_channel  = s->lfe_on ? s->fbw_channels : -1;
1584     if (s->lfe_on)
1585         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
1586
1587     switch (ch_layout) {
1588     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
1589     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
1590     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
1591     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
1592     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
1593     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
1594     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
1595     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
1596     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
1597     default:
1598         return AVERROR(EINVAL);
1599     }
1600
1601     s->channel_map  = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
1602     *channel_layout = ch_layout;
1603     if (s->lfe_on)
1604         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
1605
1606     return 0;
1607 }
1608
1609
1610 static av_cold int validate_options(AVCodecContext *avctx, AC3EncodeContext *s)
1611 {
1612     int i, ret;
1613
1614     /* validate channel layout */
1615     if (!avctx->channel_layout) {
1616         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
1617                                       "encoder will guess the layout, but it "
1618                                       "might be incorrect.\n");
1619     }
1620     ret = set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout);
1621     if (ret) {
1622         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
1623         return ret;
1624     }
1625
1626     /* validate sample rate */
1627     for (i = 0; i < 9; i++) {
1628         if ((ff_ac3_sample_rate_tab[i / 3] >> (i % 3)) == avctx->sample_rate)
1629             break;
1630     }
1631     if (i == 9) {
1632         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
1633         return AVERROR(EINVAL);
1634     }
1635     s->sample_rate        = avctx->sample_rate;
1636     s->bit_alloc.sr_shift = i % 3;
1637     s->bit_alloc.sr_code  = i / 3;
1638
1639     /* validate bit rate */
1640     for (i = 0; i < 19; i++) {
1641         if ((ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift)*1000 == avctx->bit_rate)
1642             break;
1643     }
1644     if (i == 19) {
1645         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate\n");
1646         return AVERROR(EINVAL);
1647     }
1648     s->bit_rate        = avctx->bit_rate;
1649     s->frame_size_code = i << 1;
1650
1651     /* validate cutoff */
1652     if (avctx->cutoff < 0) {
1653         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid cutoff frequency\n");
1654         return AVERROR(EINVAL);
1655     }
1656     s->cutoff = avctx->cutoff;
1657     if (s->cutoff > (s->sample_rate >> 1))
1658         s->cutoff = s->sample_rate >> 1;
1659
1660     /* validate audio service type / channels combination */
1661     if ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE &&
1662          avctx->channels == 1) ||
1663         ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_COMMENTARY ||
1664           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_EMERGENCY  ||
1665           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_VOICE_OVER)
1666          && avctx->channels > 1)) {
1667         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid audio service type for the "
1668                                     "specified number of channels\n");
1669         return AVERROR(EINVAL);
1670     }
1671
1672     return 0;
1673 }
1674
1675
1676 /**
1677  * Set bandwidth for all channels.
1678  * The user can optionally supply a cutoff frequency. Otherwise an appropriate
1679  * default value will be used.
1680  */
1681 static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s)
1682 {
1683     int ch, bw_code;
1684
1685     if (s->cutoff) {
1686         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
1687         int fbw_coeffs;
1688         fbw_coeffs     = s->cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
1689         bw_code        = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
1690     } else {
1691         /* use default bandwidth setting */
1692         /* XXX: should compute the bandwidth according to the frame
1693            size, so that we avoid annoying high frequency artifacts */
1694         bw_code = 50;
1695     }
1696
1697     /* set number of coefficients for each channel */
1698     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1699         s->bandwidth_code[ch] = bw_code;
1700         s->nb_coefs[ch]       = bw_code * 3 + 73;
1701     }
1702     if (s->lfe_on)
1703         s->nb_coefs[s->lfe_channel] = 7; /* LFE channel always has 7 coefs */
1704 }
1705
1706
1707 static av_cold int allocate_buffers(AVCodecContext *avctx)
1708 {
1709     int blk, ch;
1710     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1711
1712     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->planar_samples, s->channels * sizeof(*s->planar_samples),
1713                      alloc_fail);
1714     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1715         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->planar_samples[ch],
1716                           (AC3_FRAME_SIZE+AC3_BLOCK_SIZE) * sizeof(**s->planar_samples),
1717                           alloc_fail);
1718     }
1719     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap_buffer,  AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1720                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->bap_buffer),  alloc_fail);
1721     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap1_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1722                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->bap1_buffer), alloc_fail);
1723     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mdct_coef_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1724                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->mdct_coef_buffer), alloc_fail);
1725     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1726                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->exp_buffer), alloc_fail);
1727     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->grouped_exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1728                      128 * sizeof(*s->grouped_exp_buffer), alloc_fail);
1729     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->psd_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1730                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->psd_buffer), alloc_fail);
1731     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->band_psd_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1732                      64 * sizeof(*s->band_psd_buffer), alloc_fail);
1733     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mask_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1734                      64 * sizeof(*s->mask_buffer), alloc_fail);
1735     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->qmant_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1736                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->qmant_buffer), alloc_fail);
1737     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1738         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1739         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, block->bap, s->channels * sizeof(*block->bap),
1740                          alloc_fail);
1741         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mdct_coef, s->channels * sizeof(*block->mdct_coef),
1742                           alloc_fail);
1743         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->exp, s->channels * sizeof(*block->exp),
1744                           alloc_fail);
1745         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->grouped_exp, s->channels * sizeof(*block->grouped_exp),
1746                           alloc_fail);
1747         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->psd, s->channels * sizeof(*block->psd),
1748                           alloc_fail);
1749         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->band_psd, s->channels * sizeof(*block->band_psd),
1750                           alloc_fail);
1751         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mask, s->channels * sizeof(*block->mask),
1752                           alloc_fail);
1753         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->qmant, s->channels * sizeof(*block->qmant),
1754                           alloc_fail);
1755
1756         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1757             /* arrangement: block, channel, coeff */
1758             block->bap[ch]         = &s->bap_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
1759             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
1760             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * s->channels + ch)];
1761             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
1762             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * s->channels + ch)];
1763             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * s->channels + ch)];
1764             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
1765
1766             /* arrangement: channel, block, coeff */
1767             block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (AC3_MAX_BLOCKS * ch + blk)];
1768         }
1769     }
1770
1771     if (CONFIG_AC3ENC_FLOAT) {
1772         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->fixed_coef_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1773                          AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->fixed_coef_buffer), alloc_fail);
1774         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1775             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1776             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, s->channels *
1777                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
1778             for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
1779                 block->fixed_coef[ch] = &s->fixed_coef_buffer[AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
1780         }
1781     } else {
1782         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1783             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1784             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, s->channels *
1785                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
1786             for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
1787                 block->fixed_coef[ch] = (int32_t *)block->mdct_coef[ch];
1788         }
1789     }
1790
1791     return 0;
1792 alloc_fail:
1793     return AVERROR(ENOMEM);
1794 }
1795
1796
1797 /**
1798  * Initialize the encoder.
1799  */
1800 static av_cold int ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1801 {
1802     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1803     int ret, frame_size_58;
1804
1805     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
1806
1807     ff_ac3_common_init();
1808
1809     ret = validate_options(avctx, s);
1810     if (ret)
1811         return ret;
1812
1813     s->bitstream_id   = 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
1814     s->bitstream_mode = avctx->audio_service_type;
1815     if (s->bitstream_mode == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE)
1816         s->bitstream_mode = 0x7;
1817
1818     s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
1819     s->bits_written    = 0;
1820     s->samples_written = 0;
1821     s->frame_size      = s->frame_size_min;
1822
1823     /* calculate crc_inv for both possible frame sizes */
1824     frame_size_58 = (( s->frame_size    >> 2) + ( s->frame_size    >> 4)) << 1;
1825     s->crc_inv[0] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
1826     if (s->bit_alloc.sr_code == 1) {
1827         frame_size_58 = (((s->frame_size+2) >> 2) + ((s->frame_size+2) >> 4)) << 1;
1828         s->crc_inv[1] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
1829     }
1830
1831     set_bandwidth(s);
1832
1833     rematrixing_init(s);
1834
1835     exponent_init(s);
1836
1837     bit_alloc_init(s);
1838
1839     ret = mdct_init(avctx, &s->mdct, 9);
1840     if (ret)
1841         goto init_fail;
1842
1843     ret = allocate_buffers(avctx);
1844     if (ret)
1845         goto init_fail;
1846
1847     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
1848
1849     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
1850     ff_ac3dsp_init(&s->ac3dsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
1851
1852     return 0;
1853 init_fail:
1854     ac3_encode_close(avctx);
1855     return ret;
1856 }