63145c3e73d9d560a0142d06602a8eaae5d49529
[ffmpeg.git] / libavcodec / ac3dec.c
1 /*
2  * AC-3 Audio Decoder
3  * This code is developed as part of Google Summer of Code 2006 Program.
4  *
5  * Copyright (c) 2006 Kartikey Mahendra BHATT (bhattkm at gmail dot com).
6  * Copyright (c) 2007 Justin Ruggles
7  *
8  * Portions of this code are derived from liba52
9  * http://liba52.sourceforge.net
10  * Copyright (C) 2000-2003 Michel Lespinasse <walken@zoy.org>
11  * Copyright (C) 1999-2000 Aaron Holtzman <aholtzma@ess.engr.uvic.ca>
12  *
13  * This file is part of FFmpeg.
14  *
15  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
16  * modify it under the terms of the GNU General Public
17  * License as published by the Free Software Foundation; either
18  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
19  *
20  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
21  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
22  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
23  * General Public License for more details.
24  *
25  * You should have received a copy of the GNU General Public
26  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
27  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
28  */
29
30 #include <stdio.h>
31 #include <stddef.h>
32 #include <math.h>
33 #include <string.h>
34
35 #include "avcodec.h"
36 #include "ac3_parser.h"
37 #include "bitstream.h"
38 #include "dsputil.h"
39 #include "random.h"
40
41 /**
42  * Table of bin locations for rematrixing bands
43  * reference: Section 7.5.2 Rematrixing : Frequency Band Definitions
44  */
45 static const uint8_t rematrix_band_tbl[5] = { 13, 25, 37, 61, 253 };
46
47 /* table for exponent to scale_factor mapping
48  * scale_factor[i] = 2 ^ -(i + 15)
49  */
50 static float scale_factors[25];
51
52 /** table for grouping exponents */
53 static uint8_t exp_ungroup_tbl[128][3];
54
55
56 /** tables for ungrouping mantissas */
57 static float b1_mantissas[32][3];
58 static float b2_mantissas[128][3];
59 static float b3_mantissas[8];
60 static float b4_mantissas[128][2];
61 static float b5_mantissas[16];
62
63 /**
64  * Quantization table: levels for symmetric. bits for asymmetric.
65  * reference: Table 7.18 Mapping of bap to Quantizer
66  */
67 static const uint8_t qntztab[16] = {
68     0, 3, 5, 7, 11, 15,
69     5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16
70 };
71
72 /* Adjustmens in dB gain */
73 #define LEVEL_MINUS_3DB         0.7071067811865476
74 #define LEVEL_MINUS_4POINT5DB   0.5946035575013605
75 #define LEVEL_MINUS_6DB         0.5000000000000000
76 #define LEVEL_PLUS_3DB          1.4142135623730951
77 #define LEVEL_PLUS_6DB          2.0000000000000000
78 #define LEVEL_ZERO              0.0000000000000000
79
80 static const float clevs[4] = { LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
81     LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB };
82
83 static const float slevs[4] = { LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO, LEVEL_MINUS_6DB };
84
85 #define AC3_OUTPUT_LFEON  8
86
87 typedef struct {
88     int acmod;
89     int cmixlev;
90     int surmixlev;
91     int dsurmod;
92
93     int blksw[AC3_MAX_CHANNELS];
94     int dithflag[AC3_MAX_CHANNELS];
95     int dither_all;
96     int cplinu;
97     int chincpl[AC3_MAX_CHANNELS];
98     int phsflginu;
99     int cplcoe;
100     uint32_t cplbndstrc;
101     int rematstr;
102     int nrematbnd;
103     int rematflg[AC3_MAX_CHANNELS];
104     int cplexpstr;
105     int lfeexpstr;
106     int chexpstr[5];
107     int cplsnroffst;
108     int cplfgain;
109     int snroffst[5];
110     int fgain[5];
111     int lfesnroffst;
112     int lfefgain;
113     int cpldeltbae;
114     int deltbae[5];
115     int cpldeltnseg;
116     uint8_t  cpldeltoffst[8];
117     uint8_t  cpldeltlen[8];
118     uint8_t  cpldeltba[8];
119     int deltnseg[5];
120     uint8_t  deltoffst[5][8];
121     uint8_t  deltlen[5][8];
122     uint8_t  deltba[5][8];
123
124     /* Derived Attributes. */
125     int      sampling_rate;
126     int      bit_rate;
127     int      frame_size;
128
129     int      nchans;            //number of total channels
130     int      nfchans;           //number of full-bandwidth channels
131     int      lfeon;             //lfe channel in use
132     int      output_mode;       ///< output channel configuration
133     int      out_channels;      ///< number of output channels
134
135     float    dynrng;            //dynamic range gain
136     float    dynrng2;           //dynamic range gain for 1+1 mode
137     float    cplco[5][18];      //coupling coordinates
138     int      ncplbnd;           //number of coupling bands
139     int      ncplsubnd;         //number of coupling sub bands
140     int      cplstrtmant;       //coupling start mantissa
141     int      cplendmant;        //coupling end mantissa
142     int      endmant[5];        //channel end mantissas
143     AC3BitAllocParameters bit_alloc_params; ///< bit allocation parameters
144
145     int8_t   dcplexps[256];     //decoded coupling exponents
146     int8_t   dexps[5][256];     //decoded fbw channel exponents
147     int8_t   dlfeexps[256];     //decoded lfe channel exponents
148     uint8_t  cplbap[256];       //coupling bit allocation pointers
149     uint8_t  bap[5][256];       //fbw channel bit allocation pointers
150     uint8_t  lfebap[256];       //lfe channel bit allocation pointers
151
152     float transform_coeffs_cpl[256];
153     DECLARE_ALIGNED_16(float, transform_coeffs[AC3_MAX_CHANNELS][256]);  //transform coefficients
154
155     /* For IMDCT. */
156     MDCTContext imdct_512;  //for 512 sample imdct transform
157     MDCTContext imdct_256;  //for 256 sample imdct transform
158     DSPContext  dsp;        //for optimization
159
160     DECLARE_ALIGNED_16(float, output[AC3_MAX_CHANNELS][256]);   //output after imdct transform and windowing
161     DECLARE_ALIGNED_16(float, delay[AC3_MAX_CHANNELS][256]);    //delay - added to the next block
162     DECLARE_ALIGNED_16(float, tmp_imdct[256]);                  //temporary storage for imdct transform
163     DECLARE_ALIGNED_16(float, tmp_output[512]);                 //temporary storage for output before windowing
164     DECLARE_ALIGNED_16(float, window[256]);                     //window coefficients
165
166     /* Miscellaneous. */
167     GetBitContext gb;
168     AVRandomState dith_state;   //for dither generation
169 } AC3DecodeContext;
170
171 /*********** BEGIN INIT HELPER FUNCTIONS ***********/
172 /**
173  * Generate a Kaiser-Bessel Derived Window.
174  */
175 static void ac3_window_init(float *window)
176 {
177    int i, j;
178    double sum = 0.0, bessel, tmp;
179    double local_window[256];
180    double alpha2 = (5.0 * M_PI / 256.0) * (5.0 * M_PI / 256.0);
181
182    for (i = 0; i < 256; i++) {
183        tmp = i * (256 - i) * alpha2;
184        bessel = 1.0;
185        for (j = 100; j > 0; j--) /* defaul to 100 iterations */
186            bessel = bessel * tmp / (j * j) + 1;
187        sum += bessel;
188        local_window[i] = sum;
189    }
190
191    sum++;
192    for (i = 0; i < 256; i++)
193        window[i] = sqrt(local_window[i] / sum);
194 }
195
196 static inline float
197 symmetric_dequant(int code, int levels)
198 {
199     return (code - (levels >> 1)) * (2.0f / levels);
200 }
201
202 /*
203  * Initialize tables at runtime.
204  */
205 static void ac3_tables_init(void)
206 {
207     int i;
208
209     /* generate grouped mantissa tables
210        reference: Section 7.3.5 Ungrouping of Mantissas */
211     for(i=0; i<32; i++) {
212         /* bap=1 mantissas */
213         b1_mantissas[i][0] = symmetric_dequant( i / 9     , 3);
214         b1_mantissas[i][1] = symmetric_dequant((i % 9) / 3, 3);
215         b1_mantissas[i][2] = symmetric_dequant((i % 9) % 3, 3);
216     }
217     for(i=0; i<128; i++) {
218         /* bap=2 mantissas */
219         b2_mantissas[i][0] = symmetric_dequant( i / 25     , 5);
220         b2_mantissas[i][1] = symmetric_dequant((i % 25) / 5, 5);
221         b2_mantissas[i][2] = symmetric_dequant((i % 25) % 5, 5);
222
223         /* bap=4 mantissas */
224         b4_mantissas[i][0] = symmetric_dequant(i / 11, 11);
225         b4_mantissas[i][1] = symmetric_dequant(i % 11, 11);
226     }
227     /* generate ungrouped mantissa tables
228        reference: Tables 7.21 and 7.23 */
229     for(i=0; i<7; i++) {
230         /* bap=3 mantissas */
231         b3_mantissas[i] = symmetric_dequant(i, 7);
232     }
233     for(i=0; i<15; i++) {
234         /* bap=5 mantissas */
235         b5_mantissas[i] = symmetric_dequant(i, 15);
236     }
237
238     //generate scale factors
239     for (i = 0; i < 25; i++)
240         scale_factors[i] = pow(2.0, -i);
241
242     /* generate exponent tables
243        reference: Section 7.1.3 Exponent Decoding */
244     for(i=0; i<128; i++) {
245         exp_ungroup_tbl[i][0] =  i / 25;
246         exp_ungroup_tbl[i][1] = (i % 25) / 5;
247         exp_ungroup_tbl[i][2] = (i % 25) % 5;
248     }
249 }
250
251
252 static int ac3_decode_init(AVCodecContext *avctx)
253 {
254     AC3DecodeContext *ctx = avctx->priv_data;
255
256     ac3_common_init();
257     ac3_tables_init();
258     ff_mdct_init(&ctx->imdct_256, 8, 1);
259     ff_mdct_init(&ctx->imdct_512, 9, 1);
260     ac3_window_init(ctx->window);
261     dsputil_init(&ctx->dsp, avctx);
262     av_init_random(0, &ctx->dith_state);
263
264     return 0;
265 }
266 /*********** END INIT FUNCTIONS ***********/
267
268 /**
269  * Parses the 'sync info' and 'bit stream info' from the AC-3 bitstream.
270  * GetBitContext within AC3DecodeContext must point to
271  * start of the synchronized ac3 bitstream.
272  */
273 static int ac3_parse_header(AC3DecodeContext *ctx)
274 {
275     AC3HeaderInfo hdr;
276     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
277     int err, i;
278
279     err = ff_ac3_parse_header(gb->buffer, &hdr);
280     if(err)
281         return err;
282
283     /* get decoding parameters from header info */
284     ctx->bit_alloc_params.fscod       = hdr.fscod;
285     ctx->acmod                        = hdr.acmod;
286     ctx->cmixlev                      = hdr.cmixlev;
287     ctx->surmixlev                    = hdr.surmixlev;
288     ctx->dsurmod                      = hdr.dsurmod;
289     ctx->lfeon                        = hdr.lfeon;
290     ctx->bit_alloc_params.halfratecod = hdr.halfratecod;
291     ctx->sampling_rate                = hdr.sample_rate;
292     ctx->bit_rate                     = hdr.bit_rate;
293     ctx->nchans                       = hdr.channels;
294     ctx->nfchans                      = ctx->nchans - ctx->lfeon;
295     ctx->frame_size                   = hdr.frame_size;
296
297     /* set default output to all source channels */
298     ctx->out_channels = ctx->nchans;
299     ctx->output_mode = ctx->acmod;
300     if(ctx->lfeon)
301         ctx->output_mode |= AC3_OUTPUT_LFEON;
302
303     /* skip over portion of header which has already been read */
304     skip_bits(gb, 16); //skip the sync_word, sync_info->sync_word = get_bits(gb, 16);
305     skip_bits(gb, 16); // skip crc1
306     skip_bits(gb, 8);  // skip fscod and frmsizecod
307     skip_bits(gb, 11); // skip bsid, bsmod, and acmod
308     if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_STEREO) {
309         skip_bits(gb, 2); // skip dsurmod
310     } else {
311         if((ctx->acmod & 1) && ctx->acmod != AC3_ACMOD_MONO)
312             skip_bits(gb, 2); // skip cmixlev
313         if(ctx->acmod & 4)
314             skip_bits(gb, 2); // skip surmixlev
315     }
316     skip_bits1(gb); // skip lfeon
317
318     /* read the rest of the bsi. read twice for dual mono mode. */
319     i = !(ctx->acmod);
320     do {
321         skip_bits(gb, 5); //skip dialog normalization
322         if (get_bits1(gb))
323             skip_bits(gb, 8); //skip compression
324         if (get_bits1(gb))
325             skip_bits(gb, 8); //skip language code
326         if (get_bits1(gb))
327             skip_bits(gb, 7); //skip audio production information
328     } while (i--);
329
330     skip_bits(gb, 2); //skip copyright bit and original bitstream bit
331
332     /* FIXME: read & use the xbsi1 downmix levels */
333     if (get_bits1(gb))
334         skip_bits(gb, 14); //skip timecode1
335     if (get_bits1(gb))
336         skip_bits(gb, 14); //skip timecode2
337
338     if (get_bits1(gb)) {
339         i = get_bits(gb, 6); //additional bsi length
340         do {
341             skip_bits(gb, 8);
342         } while(i--);
343     }
344
345     return 0;
346 }
347
348 /**
349  * Decodes the grouped exponents.
350  * This function decodes the coded exponents according to exponent strategy
351  * and stores them in the decoded exponents buffer.
352  *
353  * @param[in]  gb      GetBitContext which points to start of coded exponents
354  * @param[in]  expstr  Exponent coding strategy
355  * @param[in]  ngrps   Number of grouped exponents
356  * @param[in]  absexp  Absolute exponent or DC exponent
357  * @param[out] dexps   Decoded exponents are stored in dexps
358  */
359 static void decode_exponents(GetBitContext *gb, int expstr, int ngrps,
360                              uint8_t absexp, int8_t *dexps)
361 {
362     int i, j, grp, grpsize;
363     int dexp[256];
364     int expacc, prevexp;
365
366     /* unpack groups */
367     grpsize = expstr + (expstr == EXP_D45);
368     for(grp=0,i=0; grp<ngrps; grp++) {
369         expacc = get_bits(gb, 7);
370         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][0];
371         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][1];
372         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][2];
373     }
374
375     /* convert to absolute exps and expand groups */
376     prevexp = absexp;
377     for(i=0; i<ngrps*3; i++) {
378         prevexp = av_clip(prevexp + dexp[i]-2, 0, 24);
379         for(j=0; j<grpsize; j++) {
380             dexps[(i*grpsize)+j] = prevexp;
381         }
382     }
383 }
384
385 /**
386  * Generates transform coefficients for each coupled channel in the coupling
387  * range using the coupling coefficients and coupling coordinates.
388  * reference: Section 7.4.3 Coupling Coordinate Format
389  */
390 static void uncouple_channels(AC3DecodeContext *ctx)
391 {
392     int i, j, ch, bnd, subbnd;
393
394     subbnd = -1;
395     i = ctx->cplstrtmant;
396     for(bnd=0; bnd<ctx->ncplbnd; bnd++) {
397         do {
398             subbnd++;
399             for(j=0; j<12; j++) {
400                 for(ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
401                     if(ctx->chincpl[ch-1])
402                         ctx->transform_coeffs[ch][i] = ctx->transform_coeffs_cpl[i] * ctx->cplco[ch-1][bnd] * 8.0f;
403                 }
404                 i++;
405             }
406         } while((ctx->cplbndstrc >> subbnd) & 1);
407     }
408 }
409
410 typedef struct { /* grouped mantissas for 3-level 5-leve and 11-level quantization */
411     float b1_mant[3];
412     float b2_mant[3];
413     float b4_mant[2];
414     int b1ptr;
415     int b2ptr;
416     int b4ptr;
417 } mant_groups;
418
419 /* Get the transform coefficients for particular channel */
420 static int get_transform_coeffs_ch(AC3DecodeContext *ctx, int ch_index, mant_groups *m)
421 {
422     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
423     int i, gcode, tbap, start, end;
424     uint8_t *exps;
425     uint8_t *bap;
426     float *coeffs;
427
428     if (ch_index >= 0) { /* fbw channels */
429         exps = ctx->dexps[ch_index];
430         bap = ctx->bap[ch_index];
431         coeffs = ctx->transform_coeffs[ch_index + 1];
432         start = 0;
433         end = ctx->endmant[ch_index];
434     } else if (ch_index == -1) {
435         exps = ctx->dlfeexps;
436         bap = ctx->lfebap;
437         coeffs = ctx->transform_coeffs[0];
438         start = 0;
439         end = 7;
440     } else {
441         exps = ctx->dcplexps;
442         bap = ctx->cplbap;
443         coeffs = ctx->transform_coeffs_cpl;
444         start = ctx->cplstrtmant;
445         end = ctx->cplendmant;
446     }
447
448
449     for (i = start; i < end; i++) {
450         tbap = bap[i];
451         switch (tbap) {
452             case 0:
453                 coeffs[i] = ((av_random(&ctx->dith_state) & 0xFFFF) * LEVEL_MINUS_3DB) / 32768.0f;
454                 break;
455
456             case 1:
457                 if(m->b1ptr > 2) {
458                     gcode = get_bits(gb, 5);
459                     m->b1_mant[0] = b1_mantissas[gcode][0];
460                     m->b1_mant[1] = b1_mantissas[gcode][1];
461                     m->b1_mant[2] = b1_mantissas[gcode][2];
462                     m->b1ptr = 0;
463                 }
464                 coeffs[i] = m->b1_mant[m->b1ptr++];
465                 break;
466
467             case 2:
468                 if(m->b2ptr > 2) {
469                     gcode = get_bits(gb, 7);
470                     m->b2_mant[0] = b2_mantissas[gcode][0];
471                     m->b2_mant[1] = b2_mantissas[gcode][1];
472                     m->b2_mant[2] = b2_mantissas[gcode][2];
473                     m->b2ptr = 0;
474                 }
475                 coeffs[i] = m->b2_mant[m->b2ptr++];
476                 break;
477
478             case 3:
479                 coeffs[i] = b3_mantissas[get_bits(gb, 3)];
480                 break;
481
482             case 4:
483                 if(m->b4ptr > 1) {
484                     gcode = get_bits(gb, 7);
485                     m->b4_mant[0] = b4_mantissas[gcode][0];
486                     m->b4_mant[1] = b4_mantissas[gcode][1];
487                     m->b4ptr = 0;
488                 }
489                 coeffs[i] = m->b4_mant[m->b4ptr++];
490                 break;
491
492             case 5:
493                 coeffs[i] = b5_mantissas[get_bits(gb, 4)];
494                 break;
495
496             default:
497                 coeffs[i] = get_sbits(gb, qntztab[tbap]) * scale_factors[qntztab[tbap]-1];
498                 break;
499         }
500         coeffs[i] *= scale_factors[exps[i]];
501     }
502
503     return 0;
504 }
505
506 /**
507  * Removes random dithering from coefficients with zero-bit mantissas
508  * reference: Section 7.3.4 Dither for Zero Bit Mantissas (bap=0)
509  */
510 static void remove_dithering(AC3DecodeContext *ctx) {
511     int ch, i;
512     int end=0;
513     float *coeffs;
514     uint8_t *bap;
515
516     for(ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
517         if(!ctx->dithflag[ch-1]) {
518             coeffs = ctx->transform_coeffs[ch];
519             bap = ctx->bap[ch-1];
520             if(ctx->chincpl[ch-1])
521                 end = ctx->cplstrtmant;
522             else
523                 end = ctx->endmant[ch-1];
524             for(i=0; i<end; i++) {
525                 if(bap[i] == 0)
526                     coeffs[i] = 0.0f;
527             }
528             if(ctx->chincpl[ch-1]) {
529                 bap = ctx->cplbap;
530                 for(; i<ctx->cplendmant; i++) {
531                     if(bap[i] == 0)
532                         coeffs[i] = 0.0f;
533                 }
534             }
535         }
536     }
537 }
538
539 /* Get the transform coefficients.
540  * This function extracts the tranform coefficients form the ac3 bitstream.
541  * This function is called after bit allocation is performed.
542  */
543 static int get_transform_coeffs(AC3DecodeContext * ctx)
544 {
545     int i, end;
546     int got_cplchan = 0;
547     mant_groups m;
548
549     m.b1ptr = m.b2ptr = m.b4ptr = 3;
550
551     for (i = 0; i < ctx->nfchans; i++) {
552         /* transform coefficients for individual channel */
553         if (get_transform_coeffs_ch(ctx, i, &m))
554             return -1;
555         /* tranform coefficients for coupling channels */
556         if (ctx->chincpl[i])  {
557             if (!got_cplchan) {
558                 if (get_transform_coeffs_ch(ctx, -2, &m)) {
559                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "error in decoupling channels\n");
560                     return -1;
561                 }
562                 uncouple_channels(ctx);
563                 got_cplchan = 1;
564             }
565             end = ctx->cplendmant;
566         } else
567             end = ctx->endmant[i];
568         do
569             ctx->transform_coeffs[i + 1][end] = 0;
570         while(++end < 256);
571     }
572     if (ctx->lfeon) {
573         if (get_transform_coeffs_ch(ctx, -1, &m))
574                 return -1;
575         for (i = 7; i < 256; i++) {
576             ctx->transform_coeffs[0][i] = 0;
577         }
578     }
579
580     /* if any channel doesn't use dithering, zero appropriate coefficients */
581     if(!ctx->dither_all)
582         remove_dithering(ctx);
583
584     return 0;
585 }
586
587 /**
588  * Performs stereo rematrixing.
589  * reference: Section 7.5.4 Rematrixing : Decoding Technique
590  */
591 static void do_rematrixing(AC3DecodeContext *ctx)
592 {
593     int bnd, i;
594     int end, bndend;
595     float tmp0, tmp1;
596
597     end = FFMIN(ctx->endmant[0], ctx->endmant[1]);
598
599     for(bnd=0; bnd<ctx->nrematbnd; bnd++) {
600         if(ctx->rematflg[bnd]) {
601             bndend = FFMIN(end, rematrix_band_tbl[bnd+1]);
602             for(i=rematrix_band_tbl[bnd]; i<bndend; i++) {
603                 tmp0 = ctx->transform_coeffs[1][i];
604                 tmp1 = ctx->transform_coeffs[2][i];
605                 ctx->transform_coeffs[1][i] = tmp0 + tmp1;
606                 ctx->transform_coeffs[2][i] = tmp0 - tmp1;
607             }
608         }
609     }
610 }
611
612 /* This function performs the imdct on 256 sample transform
613  * coefficients.
614  */
615 static void do_imdct_256(AC3DecodeContext *ctx, int chindex)
616 {
617     int i, k;
618     DECLARE_ALIGNED_16(float, x[128]);
619     FFTComplex z[2][64];
620     float *o_ptr = ctx->tmp_output;
621
622     for(i=0; i<2; i++) {
623         /* de-interleave coefficients */
624         for(k=0; k<128; k++) {
625             x[k] = ctx->transform_coeffs[chindex][2*k+i];
626         }
627
628         /* run standard IMDCT */
629         ctx->imdct_256.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_256, o_ptr, x, ctx->tmp_imdct);
630
631         /* reverse the post-rotation & reordering from standard IMDCT */
632         for(k=0; k<32; k++) {
633             z[i][32+k].re = -o_ptr[128+2*k];
634             z[i][32+k].im = -o_ptr[2*k];
635             z[i][31-k].re =  o_ptr[2*k+1];
636             z[i][31-k].im =  o_ptr[128+2*k+1];
637         }
638     }
639
640     /* apply AC-3 post-rotation & reordering */
641     for(k=0; k<64; k++) {
642         o_ptr[    2*k  ] = -z[0][   k].im;
643         o_ptr[    2*k+1] =  z[0][63-k].re;
644         o_ptr[128+2*k  ] = -z[0][   k].re;
645         o_ptr[128+2*k+1] =  z[0][63-k].im;
646         o_ptr[256+2*k  ] = -z[1][   k].re;
647         o_ptr[256+2*k+1] =  z[1][63-k].im;
648         o_ptr[384+2*k  ] =  z[1][   k].im;
649         o_ptr[384+2*k+1] = -z[1][63-k].re;
650     }
651 }
652
653 /* IMDCT Transform. */
654 static inline void do_imdct(AC3DecodeContext *ctx)
655 {
656     int ch;
657
658     if (ctx->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) {
659         ctx->imdct_512.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_512, ctx->tmp_output,
660                                       ctx->transform_coeffs[0], ctx->tmp_imdct);
661         ctx->dsp.vector_fmul_add_add(ctx->output[0], ctx->tmp_output,
662                                      ctx->window, ctx->delay[0], 384, 256, 1);
663         ctx->dsp.vector_fmul_reverse(ctx->delay[0], ctx->tmp_output+256,
664                                      ctx->window, 256);
665     }
666     for (ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
667         if (ctx->blksw[ch-1])
668             do_imdct_256(ctx, ch);
669         else
670             ctx->imdct_512.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_512, ctx->tmp_output,
671                                           ctx->transform_coeffs[ch],
672                                           ctx->tmp_imdct);
673
674         ctx->dsp.vector_fmul_add_add(ctx->output[ch], ctx->tmp_output,
675                                      ctx->window, ctx->delay[ch], 384, 256, 1);
676         ctx->dsp.vector_fmul_reverse(ctx->delay[ch], ctx->tmp_output+256,
677                                      ctx->window, 256);
678     }
679 }
680
681 /* Parse the audio block from ac3 bitstream.
682  * This function extract the audio block from the ac3 bitstream
683  * and produces the output for the block. This function must
684  * be called for each of the six audio block in the ac3 bitstream.
685  */
686 static int ac3_parse_audio_block(AC3DecodeContext *ctx, int blk)
687 {
688     int nfchans = ctx->nfchans;
689     int acmod = ctx->acmod;
690     int i, bnd, seg, grpsize, ch;
691     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
692     int bit_alloc_flags = 0;
693     int8_t *dexps;
694     int mstrcplco, cplcoexp, cplcomant;
695     int dynrng, chbwcod, ngrps, cplabsexp, skipl;
696
697     for (i = 0; i < nfchans; i++) /*block switch flag */
698         ctx->blksw[i] = get_bits1(gb);
699
700     ctx->dither_all = 1;
701     for (i = 0; i < nfchans; i++) { /* dithering flag */
702         ctx->dithflag[i] = get_bits1(gb);
703         if(!ctx->dithflag[i])
704             ctx->dither_all = 0;
705     }
706
707     if (get_bits1(gb)) { /* dynamic range */
708         dynrng = get_sbits(gb, 8);
709         ctx->dynrng = (((dynrng & 0x1f) | 0x20) << 13) * pow(2.0, -(18 - (dynrng >> 5)));
710     } else if(blk == 0) {
711         ctx->dynrng = 1.0;
712     }
713
714     if(acmod == AC3_ACMOD_DUALMONO) { /* dynamic range 1+1 mode */
715         if(get_bits1(gb)) {
716             dynrng = get_sbits(gb, 8);
717             ctx->dynrng2 = (((dynrng & 0x1f) | 0x20) << 13) * pow(2.0, -(18 - (dynrng >> 5)));
718         } else if(blk == 0) {
719             ctx->dynrng2 = 1.0;
720         }
721     }
722
723     if (get_bits1(gb)) { /* coupling strategy */
724         ctx->cplinu = get_bits1(gb);
725         ctx->cplbndstrc = 0;
726         if (ctx->cplinu) { /* coupling in use */
727             int cplbegf, cplendf;
728
729             for (i = 0; i < nfchans; i++)
730                 ctx->chincpl[i] = get_bits1(gb);
731
732             if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO)
733                 ctx->phsflginu = get_bits1(gb); //phase flag in use
734
735             cplbegf = get_bits(gb, 4);
736             cplendf = get_bits(gb, 4);
737
738             if (3 + cplendf - cplbegf < 0) {
739                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "cplendf = %d < cplbegf = %d\n", cplendf, cplbegf);
740                 return -1;
741             }
742
743             ctx->ncplbnd = ctx->ncplsubnd = 3 + cplendf - cplbegf;
744             ctx->cplstrtmant = cplbegf * 12 + 37;
745             ctx->cplendmant = cplendf * 12 + 73;
746             for (i = 0; i < ctx->ncplsubnd - 1; i++) /* coupling band structure */
747                 if (get_bits1(gb)) {
748                     ctx->cplbndstrc |= 1 << i;
749                     ctx->ncplbnd--;
750                 }
751         } else {
752             for (i = 0; i < nfchans; i++)
753                 ctx->chincpl[i] = 0;
754         }
755     }
756
757     if (ctx->cplinu) {
758         ctx->cplcoe = 0;
759
760         for (i = 0; i < nfchans; i++)
761             if (ctx->chincpl[i])
762                 if (get_bits1(gb)) { /* coupling co-ordinates */
763                     ctx->cplcoe |= 1 << i;
764                     mstrcplco = 3 * get_bits(gb, 2);
765                     for (bnd = 0; bnd < ctx->ncplbnd; bnd++) {
766                         cplcoexp = get_bits(gb, 4);
767                         cplcomant = get_bits(gb, 4);
768                         if (cplcoexp == 15)
769                             ctx->cplco[i][bnd] = cplcomant / 16.0f;
770                         else
771                             ctx->cplco[i][bnd] = (cplcomant + 16.0f) / 32.0f;
772                         ctx->cplco[i][bnd] *= scale_factors[cplcoexp + mstrcplco];
773                     }
774                 }
775
776         if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO && ctx->phsflginu && (ctx->cplcoe & 1 || ctx->cplcoe & 2))
777             for (bnd = 0; bnd < ctx->ncplbnd; bnd++)
778                 if (get_bits1(gb))
779                     ctx->cplco[1][bnd] = -ctx->cplco[1][bnd];
780     }
781
782     if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO) {/* rematrixing */
783         ctx->rematstr = get_bits1(gb);
784         if (ctx->rematstr) {
785             ctx->nrematbnd = 4;
786             if(ctx->cplinu && ctx->cplstrtmant <= 61)
787                 ctx->nrematbnd -= 1 + (ctx->cplstrtmant == 37);
788             for(bnd=0; bnd<ctx->nrematbnd; bnd++)
789                 ctx->rematflg[bnd] = get_bits1(gb);
790         }
791     }
792
793     ctx->cplexpstr = EXP_REUSE;
794     ctx->lfeexpstr = EXP_REUSE;
795     if (ctx->cplinu) /* coupling exponent strategy */
796         ctx->cplexpstr = get_bits(gb, 2);
797     for (i = 0; i < nfchans; i++)  /* channel exponent strategy */
798         ctx->chexpstr[i] = get_bits(gb, 2);
799     if (ctx->lfeon)  /* lfe exponent strategy */
800         ctx->lfeexpstr = get_bits1(gb);
801
802     for (i = 0; i < nfchans; i++) /* channel bandwidth code */
803         if (ctx->chexpstr[i] != EXP_REUSE) {
804             if (ctx->chincpl[i])
805                 ctx->endmant[i] = ctx->cplstrtmant;
806             else {
807                 chbwcod = get_bits(gb, 6);
808                 if (chbwcod > 60) {
809                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "chbwcod = %d > 60", chbwcod);
810                     return -1;
811                 }
812                 ctx->endmant[i] = chbwcod * 3 + 73;
813             }
814         }
815
816     if (ctx->cplexpstr != EXP_REUSE) {/* coupling exponents */
817         bit_alloc_flags = 64;
818         cplabsexp = get_bits(gb, 4) << 1;
819         ngrps = (ctx->cplendmant - ctx->cplstrtmant) / (3 << (ctx->cplexpstr - 1));
820         decode_exponents(gb, ctx->cplexpstr, ngrps, cplabsexp, ctx->dcplexps + ctx->cplstrtmant);
821     }
822
823     for (i = 0; i < nfchans; i++) /* fbw channel exponents */
824         if (ctx->chexpstr[i] != EXP_REUSE) {
825             bit_alloc_flags |= 1 << i;
826             grpsize = 3 << (ctx->chexpstr[i] - 1);
827             ngrps = (ctx->endmant[i] + grpsize - 4) / grpsize;
828             dexps = ctx->dexps[i];
829             dexps[0] = get_bits(gb, 4);
830             decode_exponents(gb, ctx->chexpstr[i], ngrps, dexps[0], dexps + 1);
831             skip_bits(gb, 2); /* skip gainrng */
832         }
833
834     if (ctx->lfeexpstr != EXP_REUSE) { /* lfe exponents */
835         bit_alloc_flags |= 32;
836         ctx->dlfeexps[0] = get_bits(gb, 4);
837         decode_exponents(gb, ctx->lfeexpstr, 2, ctx->dlfeexps[0], ctx->dlfeexps + 1);
838     }
839
840     if (get_bits1(gb)) { /* bit allocation information */
841         bit_alloc_flags = 127;
842         ctx->bit_alloc_params.sdecay = ff_sdecaytab[get_bits(gb, 2)];
843         ctx->bit_alloc_params.fdecay = ff_fdecaytab[get_bits(gb, 2)];
844         ctx->bit_alloc_params.sgain  = ff_sgaintab[get_bits(gb, 2)];
845         ctx->bit_alloc_params.dbknee = ff_dbkneetab[get_bits(gb, 2)];
846         ctx->bit_alloc_params.floor  = ff_floortab[get_bits(gb, 3)];
847     }
848
849     if (get_bits1(gb)) { /* snroffset */
850         int csnr;
851         bit_alloc_flags = 127;
852         csnr = (get_bits(gb, 6) - 15) << 4;
853         if (ctx->cplinu) { /* coupling fine snr offset and fast gain code */
854             ctx->cplsnroffst = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
855             ctx->cplfgain = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
856         }
857         for (i = 0; i < nfchans; i++) { /* channel fine snr offset and fast gain code */
858             ctx->snroffst[i] = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
859             ctx->fgain[i] = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
860         }
861         if (ctx->lfeon) { /* lfe fine snr offset and fast gain code */
862             ctx->lfesnroffst = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
863             ctx->lfefgain = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
864         }
865     }
866
867     if (ctx->cplinu && get_bits1(gb)) { /* coupling leak information */
868         bit_alloc_flags |= 64;
869         ctx->bit_alloc_params.cplfleak = get_bits(gb, 3);
870         ctx->bit_alloc_params.cplsleak = get_bits(gb, 3);
871     }
872
873     if (get_bits1(gb)) { /* delta bit allocation information */
874         bit_alloc_flags = 127;
875
876         if (ctx->cplinu) {
877             ctx->cpldeltbae = get_bits(gb, 2);
878             if (ctx->cpldeltbae == DBA_RESERVED) {
879                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "coupling delta bit allocation strategy reserved\n");
880                 return -1;
881             }
882         }
883
884         for (i = 0; i < nfchans; i++) {
885             ctx->deltbae[i] = get_bits(gb, 2);
886             if (ctx->deltbae[i] == DBA_RESERVED) {
887                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "delta bit allocation strategy reserved\n");
888                 return -1;
889             }
890         }
891
892         if (ctx->cplinu)
893             if (ctx->cpldeltbae == DBA_NEW) { /*coupling delta offset, len and bit allocation */
894                 ctx->cpldeltnseg = get_bits(gb, 3);
895                 for (seg = 0; seg <= ctx->cpldeltnseg; seg++) {
896                     ctx->cpldeltoffst[seg] = get_bits(gb, 5);
897                     ctx->cpldeltlen[seg] = get_bits(gb, 4);
898                     ctx->cpldeltba[seg] = get_bits(gb, 3);
899                 }
900             }
901
902         for (i = 0; i < nfchans; i++)
903             if (ctx->deltbae[i] == DBA_NEW) {/*channel delta offset, len and bit allocation */
904                 ctx->deltnseg[i] = get_bits(gb, 3);
905                 for (seg = 0; seg <= ctx->deltnseg[i]; seg++) {
906                     ctx->deltoffst[i][seg] = get_bits(gb, 5);
907                     ctx->deltlen[i][seg] = get_bits(gb, 4);
908                     ctx->deltba[i][seg] = get_bits(gb, 3);
909                 }
910             }
911     } else if(blk == 0) {
912         if(ctx->cplinu)
913             ctx->cpldeltbae = DBA_NONE;
914         for(i=0; i<nfchans; i++) {
915             ctx->deltbae[i] = DBA_NONE;
916         }
917     }
918
919     if (bit_alloc_flags) {
920         if (ctx->cplinu && (bit_alloc_flags & 64))
921             ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params, ctx->cplbap,
922                                           ctx->dcplexps, ctx->cplstrtmant,
923                                           ctx->cplendmant, ctx->cplsnroffst,
924                                           ctx->cplfgain, 0,
925                                           ctx->cpldeltbae, ctx->cpldeltnseg,
926                                           ctx->cpldeltoffst, ctx->cpldeltlen,
927                                           ctx->cpldeltba);
928         for (i = 0; i < nfchans; i++)
929             if ((bit_alloc_flags >> i) & 1)
930                 ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params,
931                                               ctx->bap[i], ctx->dexps[i], 0,
932                                               ctx->endmant[i], ctx->snroffst[i],
933                                               ctx->fgain[i], 0, ctx->deltbae[i],
934                                               ctx->deltnseg[i], ctx->deltoffst[i],
935                                               ctx->deltlen[i], ctx->deltba[i]);
936         if (ctx->lfeon && (bit_alloc_flags & 32))
937             ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params, ctx->lfebap,
938                                           ctx->dlfeexps, 0, 7, ctx->lfesnroffst,
939                                           ctx->lfefgain, 1,
940                                           DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL);
941     }
942
943     if (get_bits1(gb)) { /* unused dummy data */
944         skipl = get_bits(gb, 9);
945         while(skipl--)
946             skip_bits(gb, 8);
947     }
948     /* unpack the transform coefficients
949      * * this also uncouples channels if coupling is in use.
950      */
951     if (get_transform_coeffs(ctx)) {
952         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error in routine get_transform_coeffs\n");
953         return -1;
954     }
955
956     /* recover coefficients if rematrixing is in use */
957     if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_STEREO)
958         do_rematrixing(ctx);
959
960     /* apply scaling to coefficients (headroom, dynrng) */
961     if(ctx->lfeon) {
962         for(i=0; i<7; i++) {
963             ctx->transform_coeffs[0][i] *= 2.0f * ctx->dynrng;
964         }
965     }
966     for(ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
967         float gain = 2.0f;
968         if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_DUALMONO && ch == 2) {
969             gain *= ctx->dynrng2;
970         } else {
971             gain *= ctx->dynrng;
972         }
973         for(i=0; i<ctx->endmant[ch-1]; i++) {
974             ctx->transform_coeffs[ch][i] *= gain;
975         }
976     }
977
978     do_imdct(ctx);
979
980     return 0;
981 }
982
983 static inline int16_t convert(int32_t i)
984 {
985     if (i > 0x43c07fff)
986         return 32767;
987     else if (i <= 0x43bf8000)
988         return -32768;
989     else
990         return (i - 0x43c00000);
991 }
992
993 /* Decode ac3 frame.
994  *
995  * @param avctx Pointer to AVCodecContext
996  * @param data Pointer to pcm smaples
997  * @param data_size Set to number of pcm samples produced by decoding
998  * @param buf Data to be decoded
999  * @param buf_size Size of the buffer
1000  */
1001 static int ac3_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data, int *data_size, uint8_t *buf, int buf_size)
1002 {
1003     AC3DecodeContext *ctx = (AC3DecodeContext *)avctx->priv_data;
1004     int16_t *out_samples = (int16_t *)data;
1005     int i, j, k, start;
1006     int32_t *int_ptr[6];
1007
1008     for (i = 0; i < 6; i++)
1009         int_ptr[i] = (int32_t *)(&ctx->output[i]);
1010
1011     //Initialize the GetBitContext with the start of valid AC3 Frame.
1012     init_get_bits(&ctx->gb, buf, buf_size * 8);
1013
1014     //Parse the syncinfo.
1015     if (ac3_parse_header(ctx)) {
1016         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "\n");
1017         *data_size = 0;
1018         return buf_size;
1019     }
1020
1021     avctx->sample_rate = ctx->sampling_rate;
1022     avctx->bit_rate = ctx->bit_rate;
1023
1024     /* channel config */
1025     if (avctx->channels == 0) {
1026         avctx->channels = ctx->out_channels;
1027     }
1028     if(avctx->channels != ctx->out_channels) {
1029         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot mix AC3 to %d channels.\n",
1030                avctx->channels);
1031         return -1;
1032     }
1033
1034     //av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "channels = %d \t bit rate = %d \t sampling rate = %d \n", avctx->channels, avctx->bit_rate * 1000, avctx->sample_rate);
1035
1036     //Parse the Audio Blocks.
1037     for (i = 0; i < NB_BLOCKS; i++) {
1038         if (ac3_parse_audio_block(ctx, i)) {
1039             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error parsing the audio block\n");
1040             *data_size = 0;
1041             return ctx->frame_size;
1042         }
1043         start = (ctx->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) ? 0 : 1;
1044         for (k = 0; k < 256; k++)
1045             for (j = start; j <= ctx->nfchans; j++)
1046                 *(out_samples++) = convert(int_ptr[j][k]);
1047     }
1048     *data_size = NB_BLOCKS * 256 * avctx->channels * sizeof (int16_t);
1049     return ctx->frame_size;
1050 }
1051
1052 /* Uninitialize ac3 decoder.
1053  */
1054 static int ac3_decode_end(AVCodecContext *avctx)
1055 {
1056     AC3DecodeContext *ctx = (AC3DecodeContext *)avctx->priv_data;
1057     ff_mdct_end(&ctx->imdct_512);
1058     ff_mdct_end(&ctx->imdct_256);
1059
1060     return 0;
1061 }
1062
1063 AVCodec ac3_decoder = {
1064     .name = "ac3",
1065     .type = CODEC_TYPE_AUDIO,
1066     .id = CODEC_ID_AC3,
1067     .priv_data_size = sizeof (AC3DecodeContext),
1068     .init = ac3_decode_init,
1069     .close = ac3_decode_end,
1070     .decode = ac3_decode_frame,
1071 };
1072