eac3enc: use different numbers of blocks per frame to allow higher bitrates
[ffmpeg.git] / libavcodec / eac3enc.c
1 /*
2  * E-AC-3 encoder
3  * Copyright (c) 2011 Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * E-AC-3 encoder
25  */
26
27 #define CONFIG_AC3ENC_FLOAT 1
28 #include "ac3enc.h"
29 #include "eac3enc.h"
30 #include "eac3_data.h"
31
32
33 #define AC3ENC_TYPE AC3ENC_TYPE_EAC3
34 #include "ac3enc_opts_template.c"
35 static const AVClass eac3enc_class = { "E-AC-3 Encoder", av_default_item_name,
36                                        eac3_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
37
38
39 /**
40  * LUT for finding a matching frame exponent strategy index from a set of
41  * exponent strategies for a single channel across all 6 blocks.
42  */
43 static int8_t eac3_frame_expstr_index_tab[3][4][4][4][4][4];
44
45
46 void ff_eac3_exponent_init(void)
47 {
48     int i;
49
50     memset(eac3_frame_expstr_index_tab, -1, sizeof(eac3_frame_expstr_index_tab));
51     for (i = 0; i < 32; i++) {
52         eac3_frame_expstr_index_tab[ff_eac3_frm_expstr[i][0]-1]
53                                    [ff_eac3_frm_expstr[i][1]]
54                                    [ff_eac3_frm_expstr[i][2]]
55                                    [ff_eac3_frm_expstr[i][3]]
56                                    [ff_eac3_frm_expstr[i][4]]
57                                    [ff_eac3_frm_expstr[i][5]] = i;
58     }
59 }
60
61
62 void ff_eac3_get_frame_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
63 {
64     int ch;
65
66     if (s->num_blocks < 6) {
67         s->use_frame_exp_strategy = 0;
68         return;
69     }
70
71     s->use_frame_exp_strategy = 1;
72     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
73         int expstr = eac3_frame_expstr_index_tab[s->exp_strategy[ch][0]-1]
74                                                 [s->exp_strategy[ch][1]]
75                                                 [s->exp_strategy[ch][2]]
76                                                 [s->exp_strategy[ch][3]]
77                                                 [s->exp_strategy[ch][4]]
78                                                 [s->exp_strategy[ch][5]];
79         if (expstr < 0) {
80             s->use_frame_exp_strategy = 0;
81             break;
82         }
83         s->frame_exp_strategy[ch] = expstr;
84     }
85 }
86
87
88
89 void ff_eac3_set_cpl_states(AC3EncodeContext *s)
90 {
91     int ch, blk;
92     int first_cpl_coords[AC3_MAX_CHANNELS];
93
94     /* set first cpl coords */
95     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
96         first_cpl_coords[ch] = 1;
97     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
98         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
99         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
100             if (block->channel_in_cpl[ch]) {
101                 if (first_cpl_coords[ch]) {
102                     block->new_cpl_coords = 2;
103                     first_cpl_coords[ch]  = 0;
104                 }
105             } else {
106                 first_cpl_coords[ch] = 1;
107             }
108         }
109     }
110
111     /* set first cpl leak */
112     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
113         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
114         if (block->cpl_in_use) {
115             block->new_cpl_leak = 2;
116             break;
117         }
118     }
119 }
120
121
122 void ff_eac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
123 {
124     int blk, ch;
125     AC3EncOptions *opt = &s->options;
126
127     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);                   /* sync word */
128
129     /* BSI header */
130     put_bits(&s->pb,  2, 0);                        /* stream type = independent */
131     put_bits(&s->pb,  3, 0);                        /* substream id = 0 */
132     put_bits(&s->pb, 11, (s->frame_size / 2) - 1);  /* frame size */
133     if (s->bit_alloc.sr_shift) {
134         put_bits(&s->pb, 2, 0x3);                   /* fscod2 */
135         put_bits(&s->pb, 2, s->bit_alloc.sr_code);  /* sample rate code */
136     } else {
137         put_bits(&s->pb, 2, s->bit_alloc.sr_code);  /* sample rate code */
138         put_bits(&s->pb, 2, s->num_blks_code);      /* number of blocks */
139     }
140     put_bits(&s->pb, 3, s->channel_mode);           /* audio coding mode */
141     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on);                 /* LFE channel indicator */
142     put_bits(&s->pb, 5, s->bitstream_id);           /* bitstream id (EAC3=16) */
143     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);      /* dialogue normalization level */
144     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no compression gain */
145     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no mixing metadata */
146     /* TODO: mixing metadata */
147     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no info metadata */
148     /* TODO: info metadata */
149     if (s->num_blocks != 6)
150         put_bits(&s->pb, 1, !(s->avctx->frame_number % 6)); /* converter sync flag */
151     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* no additional bit stream info */
152
153     /* frame header */
154     if (s->num_blocks == 6) {
155     put_bits(&s->pb, 1, !s->use_frame_exp_strategy);/* exponent strategy syntax */
156     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* aht enabled = no */
157     }
158     put_bits(&s->pb, 2, 0);                         /* snr offset strategy = 1 */
159     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* transient pre-noise processing enabled = no */
160     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* block switch syntax enabled = no */
161     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* dither flag syntax enabled = no */
162     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* bit allocation model syntax enabled = no */
163     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* fast gain codes enabled = no */
164     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* dba syntax enabled = no */
165     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* skip field syntax enabled = no */
166     put_bits(&s->pb, 1, 0);                         /* spx enabled = no */
167     /* coupling strategy use flags */
168     if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
169         put_bits(&s->pb, 1, s->blocks[0].cpl_in_use);
170         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++) {
171             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
172             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
173             if (block->new_cpl_strategy)
174                 put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
175         }
176     }
177     /* exponent strategy */
178     if (s->use_frame_exp_strategy) {
179         for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->fbw_channels; ch++)
180             put_bits(&s->pb, 5, s->frame_exp_strategy[ch]);
181     } else {
182         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
183             for (ch = !s->blocks[blk].cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
184                 put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
185     }
186     if (s->lfe_on) {
187         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
188             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
189     }
190     /* E-AC-3 to AC-3 converter exponent strategy (not optional when num blocks == 6) */
191     if (s->num_blocks != 6) {
192         put_bits(&s->pb, 1, 0);
193     } else {
194     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
195         if (s->use_frame_exp_strategy)
196             put_bits(&s->pb, 5, s->frame_exp_strategy[ch]);
197         else
198             put_bits(&s->pb, 5, 0);
199     }
200     }
201     /* snr offsets */
202     put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
203     put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[1]);
204     /* block start info */
205     if (s->num_blocks > 1)
206         put_bits(&s->pb, 1, 0);
207 }
208
209
210 #if CONFIG_EAC3_ENCODER
211 AVCodec ff_eac3_encoder = {
212     .name            = "eac3",
213     .type            = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
214     .id              = CODEC_ID_EAC3,
215     .priv_data_size  = sizeof(AC3EncodeContext),
216     .init            = ff_ac3_encode_init,
217     .encode          = ff_ac3_float_encode_frame,
218     .close           = ff_ac3_encode_close,
219     .sample_fmts     = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_FLT,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
220     .long_name       = NULL_IF_CONFIG_SMALL("ATSC A/52 E-AC-3"),
221     .priv_class      = &eac3enc_class,
222     .channel_layouts = ff_ac3_channel_layouts,
223 };
224 #endif