63dbbd38cbb32e2e9b1b54de7a3f053350281031
[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 /** dynamic range table. converts codes to scale factors. */
73 static float dynrng_tbl[256];
74
75 /* Adjustmens in dB gain */
76 #define LEVEL_MINUS_3DB         0.7071067811865476
77 #define LEVEL_MINUS_4POINT5DB   0.5946035575013605
78 #define LEVEL_MINUS_6DB         0.5000000000000000
79 #define LEVEL_PLUS_3DB          1.4142135623730951
80 #define LEVEL_PLUS_6DB          2.0000000000000000
81 #define LEVEL_ZERO              0.0000000000000000
82
83 static const float clevs[4] = { LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
84     LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB };
85
86 static const float slevs[4] = { LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO, LEVEL_MINUS_6DB };
87
88 #define AC3_OUTPUT_LFEON  8
89
90 typedef struct {
91     int acmod;
92     int cmixlev;
93     int surmixlev;
94     int dsurmod;
95
96     int blksw[AC3_MAX_CHANNELS];
97     int dithflag[AC3_MAX_CHANNELS];
98     int dither_all;
99     int cplinu;
100     int chincpl[AC3_MAX_CHANNELS];
101     int phsflginu;
102     int cplbndstrc[18];
103     int rematstr;
104     int nrematbnd;
105     int rematflg[4];
106     int cplexpstr;
107     int lfeexpstr;
108     int chexpstr[5];
109     int cplsnroffst;
110     int cplfgain;
111     int snroffst[5];
112     int fgain[5];
113     int lfesnroffst;
114     int lfefgain;
115     int cpldeltbae;
116     int deltbae[5];
117     int cpldeltnseg;
118     uint8_t  cpldeltoffst[8];
119     uint8_t  cpldeltlen[8];
120     uint8_t  cpldeltba[8];
121     int deltnseg[5];
122     uint8_t  deltoffst[5][8];
123     uint8_t  deltlen[5][8];
124     uint8_t  deltba[5][8];
125
126     /* Derived Attributes. */
127     int      sampling_rate;
128     int      bit_rate;
129     int      frame_size;
130
131     int      nchans;            //number of total channels
132     int      nfchans;           //number of full-bandwidth channels
133     int      lfeon;             //lfe channel in use
134     int      output_mode;       ///< output channel configuration
135     int      out_channels;      ///< number of output channels
136
137     float    dynrng;            //dynamic range gain
138     float    dynrng2;           //dynamic range gain for 1+1 mode
139     float    cplco[5][18];      //coupling coordinates
140     int      ncplbnd;           //number of coupling bands
141     int      ncplsubnd;         //number of coupling sub bands
142     int      cplstrtmant;       //coupling start mantissa
143     int      cplendmant;        //coupling end mantissa
144     int      endmant[5];        //channel end mantissas
145     AC3BitAllocParameters bit_alloc_params; ///< bit allocation parameters
146
147     int8_t   dcplexps[256];     //decoded coupling exponents
148     int8_t   dexps[5][256];     //decoded fbw channel exponents
149     int8_t   dlfeexps[256];     //decoded lfe channel exponents
150     uint8_t  cplbap[256];       //coupling bit allocation pointers
151     uint8_t  bap[5][256];       //fbw channel bit allocation pointers
152     uint8_t  lfebap[256];       //lfe channel bit allocation pointers
153
154     float transform_coeffs_cpl[256];
155     DECLARE_ALIGNED_16(float, transform_coeffs[AC3_MAX_CHANNELS][256]);  //transform coefficients
156
157     /* For IMDCT. */
158     MDCTContext imdct_512;  //for 512 sample imdct transform
159     MDCTContext imdct_256;  //for 256 sample imdct transform
160     DSPContext  dsp;        //for optimization
161
162     DECLARE_ALIGNED_16(float, output[AC3_MAX_CHANNELS][256]);   //output after imdct transform and windowing
163     DECLARE_ALIGNED_16(float, delay[AC3_MAX_CHANNELS][256]);    //delay - added to the next block
164     DECLARE_ALIGNED_16(float, tmp_imdct[256]);                  //temporary storage for imdct transform
165     DECLARE_ALIGNED_16(float, tmp_output[512]);                 //temporary storage for output before windowing
166     DECLARE_ALIGNED_16(float, window[256]);                     //window coefficients
167
168     /* Miscellaneous. */
169     GetBitContext gb;
170     AVRandomState dith_state;   //for dither generation
171 } AC3DecodeContext;
172
173 /*********** BEGIN INIT HELPER FUNCTIONS ***********/
174 /**
175  * Generate a Kaiser-Bessel Derived Window.
176  */
177 static void ac3_window_init(float *window)
178 {
179    int i, j;
180    double sum = 0.0, bessel, tmp;
181    double local_window[256];
182    double alpha2 = (5.0 * M_PI / 256.0) * (5.0 * M_PI / 256.0);
183
184    for (i = 0; i < 256; i++) {
185        tmp = i * (256 - i) * alpha2;
186        bessel = 1.0;
187        for (j = 100; j > 0; j--) /* defaul to 100 iterations */
188            bessel = bessel * tmp / (j * j) + 1;
189        sum += bessel;
190        local_window[i] = sum;
191    }
192
193    sum++;
194    for (i = 0; i < 256; i++)
195        window[i] = sqrt(local_window[i] / sum);
196 }
197
198 static inline float
199 symmetric_dequant(int code, int levels)
200 {
201     return (code - (levels >> 1)) * (2.0f / levels);
202 }
203
204 /*
205  * Initialize tables at runtime.
206  */
207 static void ac3_tables_init(void)
208 {
209     int i;
210
211     /* generate grouped mantissa tables
212        reference: Section 7.3.5 Ungrouping of Mantissas */
213     for(i=0; i<32; i++) {
214         /* bap=1 mantissas */
215         b1_mantissas[i][0] = symmetric_dequant( i / 9     , 3);
216         b1_mantissas[i][1] = symmetric_dequant((i % 9) / 3, 3);
217         b1_mantissas[i][2] = symmetric_dequant((i % 9) % 3, 3);
218     }
219     for(i=0; i<128; i++) {
220         /* bap=2 mantissas */
221         b2_mantissas[i][0] = symmetric_dequant( i / 25     , 5);
222         b2_mantissas[i][1] = symmetric_dequant((i % 25) / 5, 5);
223         b2_mantissas[i][2] = symmetric_dequant((i % 25) % 5, 5);
224
225         /* bap=4 mantissas */
226         b4_mantissas[i][0] = symmetric_dequant(i / 11, 11);
227         b4_mantissas[i][1] = symmetric_dequant(i % 11, 11);
228     }
229     /* generate ungrouped mantissa tables
230        reference: Tables 7.21 and 7.23 */
231     for(i=0; i<7; i++) {
232         /* bap=3 mantissas */
233         b3_mantissas[i] = symmetric_dequant(i, 7);
234     }
235     for(i=0; i<15; i++) {
236         /* bap=5 mantissas */
237         b5_mantissas[i] = symmetric_dequant(i, 15);
238     }
239
240     /* generate dynamic range table
241        reference: Section 7.7.1 Dynamic Range Control */
242     for(i=0; i<256; i++) {
243         int v = (i >> 5) - ((i >> 7) << 3) - 5;
244         dynrng_tbl[i] = powf(2.0f, v) * ((i & 0x1F) | 0x20);
245     }
246
247     //generate scale factors
248     for (i = 0; i < 25; i++)
249         scale_factors[i] = pow(2.0, -i);
250
251     /* generate exponent tables
252        reference: Section 7.1.3 Exponent Decoding */
253     for(i=0; i<128; i++) {
254         exp_ungroup_tbl[i][0] =  i / 25;
255         exp_ungroup_tbl[i][1] = (i % 25) / 5;
256         exp_ungroup_tbl[i][2] = (i % 25) % 5;
257     }
258 }
259
260
261 static int ac3_decode_init(AVCodecContext *avctx)
262 {
263     AC3DecodeContext *ctx = avctx->priv_data;
264
265     ac3_common_init();
266     ac3_tables_init();
267     ff_mdct_init(&ctx->imdct_256, 8, 1);
268     ff_mdct_init(&ctx->imdct_512, 9, 1);
269     ac3_window_init(ctx->window);
270     dsputil_init(&ctx->dsp, avctx);
271     av_init_random(0, &ctx->dith_state);
272
273     return 0;
274 }
275 /*********** END INIT FUNCTIONS ***********/
276
277 /**
278  * Parses the 'sync info' and 'bit stream info' from the AC-3 bitstream.
279  * GetBitContext within AC3DecodeContext must point to
280  * start of the synchronized ac3 bitstream.
281  */
282 static int ac3_parse_header(AC3DecodeContext *ctx)
283 {
284     AC3HeaderInfo hdr;
285     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
286     int err, i;
287
288     err = ff_ac3_parse_header(gb->buffer, &hdr);
289     if(err)
290         return err;
291
292     /* get decoding parameters from header info */
293     ctx->bit_alloc_params.fscod       = hdr.fscod;
294     ctx->acmod                        = hdr.acmod;
295     ctx->cmixlev                      = hdr.cmixlev;
296     ctx->surmixlev                    = hdr.surmixlev;
297     ctx->dsurmod                      = hdr.dsurmod;
298     ctx->lfeon                        = hdr.lfeon;
299     ctx->bit_alloc_params.halfratecod = hdr.halfratecod;
300     ctx->sampling_rate                = hdr.sample_rate;
301     ctx->bit_rate                     = hdr.bit_rate;
302     ctx->nchans                       = hdr.channels;
303     ctx->nfchans                      = ctx->nchans - ctx->lfeon;
304     ctx->frame_size                   = hdr.frame_size;
305
306     /* set default output to all source channels */
307     ctx->out_channels = ctx->nchans;
308     ctx->output_mode = ctx->acmod;
309     if(ctx->lfeon)
310         ctx->output_mode |= AC3_OUTPUT_LFEON;
311
312     /* skip over portion of header which has already been read */
313     skip_bits(gb, 16); //skip the sync_word, sync_info->sync_word = get_bits(gb, 16);
314     skip_bits(gb, 16); // skip crc1
315     skip_bits(gb, 8);  // skip fscod and frmsizecod
316     skip_bits(gb, 11); // skip bsid, bsmod, and acmod
317     if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_STEREO) {
318         skip_bits(gb, 2); // skip dsurmod
319     } else {
320         if((ctx->acmod & 1) && ctx->acmod != AC3_ACMOD_MONO)
321             skip_bits(gb, 2); // skip cmixlev
322         if(ctx->acmod & 4)
323             skip_bits(gb, 2); // skip surmixlev
324     }
325     skip_bits1(gb); // skip lfeon
326
327     /* read the rest of the bsi. read twice for dual mono mode. */
328     i = !(ctx->acmod);
329     do {
330         skip_bits(gb, 5); //skip dialog normalization
331         if (get_bits1(gb))
332             skip_bits(gb, 8); //skip compression
333         if (get_bits1(gb))
334             skip_bits(gb, 8); //skip language code
335         if (get_bits1(gb))
336             skip_bits(gb, 7); //skip audio production information
337     } while (i--);
338
339     skip_bits(gb, 2); //skip copyright bit and original bitstream bit
340
341     /* FIXME: read & use the xbsi1 downmix levels */
342     if (get_bits1(gb))
343         skip_bits(gb, 14); //skip timecode1
344     if (get_bits1(gb))
345         skip_bits(gb, 14); //skip timecode2
346
347     if (get_bits1(gb)) {
348         i = get_bits(gb, 6); //additional bsi length
349         do {
350             skip_bits(gb, 8);
351         } while(i--);
352     }
353
354     return 0;
355 }
356
357 /**
358  * Decodes the grouped exponents.
359  * This function decodes the coded exponents according to exponent strategy
360  * and stores them in the decoded exponents buffer.
361  *
362  * @param[in]  gb      GetBitContext which points to start of coded exponents
363  * @param[in]  expstr  Exponent coding strategy
364  * @param[in]  ngrps   Number of grouped exponents
365  * @param[in]  absexp  Absolute exponent or DC exponent
366  * @param[out] dexps   Decoded exponents are stored in dexps
367  */
368 static void decode_exponents(GetBitContext *gb, int expstr, int ngrps,
369                              uint8_t absexp, int8_t *dexps)
370 {
371     int i, j, grp, grpsize;
372     int dexp[256];
373     int expacc, prevexp;
374
375     /* unpack groups */
376     grpsize = expstr + (expstr == EXP_D45);
377     for(grp=0,i=0; grp<ngrps; grp++) {
378         expacc = get_bits(gb, 7);
379         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][0];
380         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][1];
381         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][2];
382     }
383
384     /* convert to absolute exps and expand groups */
385     prevexp = absexp;
386     for(i=0; i<ngrps*3; i++) {
387         prevexp = av_clip(prevexp + dexp[i]-2, 0, 24);
388         for(j=0; j<grpsize; j++) {
389             dexps[(i*grpsize)+j] = prevexp;
390         }
391     }
392 }
393
394 /**
395  * Generates transform coefficients for each coupled channel in the coupling
396  * range using the coupling coefficients and coupling coordinates.
397  * reference: Section 7.4.3 Coupling Coordinate Format
398  */
399 static void uncouple_channels(AC3DecodeContext *ctx)
400 {
401     int i, j, ch, bnd, subbnd;
402
403     subbnd = -1;
404     i = ctx->cplstrtmant;
405     for(bnd=0; bnd<ctx->ncplbnd; bnd++) {
406         do {
407             subbnd++;
408             for(j=0; j<12; j++) {
409                 for(ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
410                     if(ctx->chincpl[ch-1])
411                         ctx->transform_coeffs[ch][i] = ctx->transform_coeffs_cpl[i] * ctx->cplco[ch-1][bnd] * 8.0f;
412                 }
413                 i++;
414             }
415         } while(ctx->cplbndstrc[subbnd]);
416     }
417 }
418
419 typedef struct { /* grouped mantissas for 3-level 5-leve and 11-level quantization */
420     float b1_mant[3];
421     float b2_mant[3];
422     float b4_mant[2];
423     int b1ptr;
424     int b2ptr;
425     int b4ptr;
426 } mant_groups;
427
428 /* Get the transform coefficients for particular channel */
429 static int get_transform_coeffs_ch(AC3DecodeContext *ctx, int ch_index, mant_groups *m)
430 {
431     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
432     int i, gcode, tbap, start, end;
433     uint8_t *exps;
434     uint8_t *bap;
435     float *coeffs;
436
437     if (ch_index >= 0) { /* fbw channels */
438         exps = ctx->dexps[ch_index];
439         bap = ctx->bap[ch_index];
440         coeffs = ctx->transform_coeffs[ch_index + 1];
441         start = 0;
442         end = ctx->endmant[ch_index];
443     } else if (ch_index == -1) {
444         exps = ctx->dlfeexps;
445         bap = ctx->lfebap;
446         coeffs = ctx->transform_coeffs[0];
447         start = 0;
448         end = 7;
449     } else {
450         exps = ctx->dcplexps;
451         bap = ctx->cplbap;
452         coeffs = ctx->transform_coeffs_cpl;
453         start = ctx->cplstrtmant;
454         end = ctx->cplendmant;
455     }
456
457
458     for (i = start; i < end; i++) {
459         tbap = bap[i];
460         switch (tbap) {
461             case 0:
462                 coeffs[i] = ((av_random(&ctx->dith_state) & 0xFFFF) * LEVEL_MINUS_3DB) / 32768.0f;
463                 break;
464
465             case 1:
466                 if(m->b1ptr > 2) {
467                     gcode = get_bits(gb, 5);
468                     m->b1_mant[0] = b1_mantissas[gcode][0];
469                     m->b1_mant[1] = b1_mantissas[gcode][1];
470                     m->b1_mant[2] = b1_mantissas[gcode][2];
471                     m->b1ptr = 0;
472                 }
473                 coeffs[i] = m->b1_mant[m->b1ptr++];
474                 break;
475
476             case 2:
477                 if(m->b2ptr > 2) {
478                     gcode = get_bits(gb, 7);
479                     m->b2_mant[0] = b2_mantissas[gcode][0];
480                     m->b2_mant[1] = b2_mantissas[gcode][1];
481                     m->b2_mant[2] = b2_mantissas[gcode][2];
482                     m->b2ptr = 0;
483                 }
484                 coeffs[i] = m->b2_mant[m->b2ptr++];
485                 break;
486
487             case 3:
488                 coeffs[i] = b3_mantissas[get_bits(gb, 3)];
489                 break;
490
491             case 4:
492                 if(m->b4ptr > 1) {
493                     gcode = get_bits(gb, 7);
494                     m->b4_mant[0] = b4_mantissas[gcode][0];
495                     m->b4_mant[1] = b4_mantissas[gcode][1];
496                     m->b4ptr = 0;
497                 }
498                 coeffs[i] = m->b4_mant[m->b4ptr++];
499                 break;
500
501             case 5:
502                 coeffs[i] = b5_mantissas[get_bits(gb, 4)];
503                 break;
504
505             default:
506                 coeffs[i] = get_sbits(gb, qntztab[tbap]) * scale_factors[qntztab[tbap]-1];
507                 break;
508         }
509         coeffs[i] *= scale_factors[exps[i]];
510     }
511
512     return 0;
513 }
514
515 /**
516  * Removes random dithering from coefficients with zero-bit mantissas
517  * reference: Section 7.3.4 Dither for Zero Bit Mantissas (bap=0)
518  */
519 static void remove_dithering(AC3DecodeContext *ctx) {
520     int ch, i;
521     int end=0;
522     float *coeffs;
523     uint8_t *bap;
524
525     for(ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
526         if(!ctx->dithflag[ch-1]) {
527             coeffs = ctx->transform_coeffs[ch];
528             bap = ctx->bap[ch-1];
529             if(ctx->chincpl[ch-1])
530                 end = ctx->cplstrtmant;
531             else
532                 end = ctx->endmant[ch-1];
533             for(i=0; i<end; i++) {
534                 if(bap[i] == 0)
535                     coeffs[i] = 0.0f;
536             }
537             if(ctx->chincpl[ch-1]) {
538                 bap = ctx->cplbap;
539                 for(; i<ctx->cplendmant; i++) {
540                     if(bap[i] == 0)
541                         coeffs[i] = 0.0f;
542                 }
543             }
544         }
545     }
546 }
547
548 /* Get the transform coefficients.
549  * This function extracts the tranform coefficients form the ac3 bitstream.
550  * This function is called after bit allocation is performed.
551  */
552 static int get_transform_coeffs(AC3DecodeContext * ctx)
553 {
554     int ch, i, end;
555     int got_cplchan = 0;
556     mant_groups m;
557
558     m.b1ptr = m.b2ptr = m.b4ptr = 3;
559
560     for (ch = 0; ch < ctx->nfchans; ch++) {
561         /* transform coefficients for individual channel */
562         if (get_transform_coeffs_ch(ctx, ch, &m))
563             return -1;
564         /* tranform coefficients for coupling channels */
565         if (ctx->chincpl[ch])  {
566             if (!got_cplchan) {
567                 if (get_transform_coeffs_ch(ctx, -2, &m)) {
568                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "error in decoupling channels\n");
569                     return -1;
570                 }
571                 uncouple_channels(ctx);
572                 got_cplchan = 1;
573             }
574             end = ctx->cplendmant;
575         } else {
576             end = ctx->endmant[ch];
577         }
578         do
579             ctx->transform_coeffs[ch + 1][end] = 0;
580         while(++end < 256);
581     }
582     if (ctx->lfeon) {
583         if (get_transform_coeffs_ch(ctx, -1, &m))
584                 return -1;
585         for (i = 7; i < 256; i++) {
586             ctx->transform_coeffs[0][i] = 0;
587         }
588     }
589
590     /* if any channel doesn't use dithering, zero appropriate coefficients */
591     if(!ctx->dither_all)
592         remove_dithering(ctx);
593
594     return 0;
595 }
596
597 /**
598  * Performs stereo rematrixing.
599  * reference: Section 7.5.4 Rematrixing : Decoding Technique
600  */
601 static void do_rematrixing(AC3DecodeContext *ctx)
602 {
603     int bnd, i;
604     int end, bndend;
605     float tmp0, tmp1;
606
607     end = FFMIN(ctx->endmant[0], ctx->endmant[1]);
608
609     for(bnd=0; bnd<ctx->nrematbnd; bnd++) {
610         if(ctx->rematflg[bnd]) {
611             bndend = FFMIN(end, rematrix_band_tbl[bnd+1]);
612             for(i=rematrix_band_tbl[bnd]; i<bndend; i++) {
613                 tmp0 = ctx->transform_coeffs[1][i];
614                 tmp1 = ctx->transform_coeffs[2][i];
615                 ctx->transform_coeffs[1][i] = tmp0 + tmp1;
616                 ctx->transform_coeffs[2][i] = tmp0 - tmp1;
617             }
618         }
619     }
620 }
621
622 /* This function performs the imdct on 256 sample transform
623  * coefficients.
624  */
625 static void do_imdct_256(AC3DecodeContext *ctx, int chindex)
626 {
627     int i, k;
628     DECLARE_ALIGNED_16(float, x[128]);
629     FFTComplex z[2][64];
630     float *o_ptr = ctx->tmp_output;
631
632     for(i=0; i<2; i++) {
633         /* de-interleave coefficients */
634         for(k=0; k<128; k++) {
635             x[k] = ctx->transform_coeffs[chindex][2*k+i];
636         }
637
638         /* run standard IMDCT */
639         ctx->imdct_256.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_256, o_ptr, x, ctx->tmp_imdct);
640
641         /* reverse the post-rotation & reordering from standard IMDCT */
642         for(k=0; k<32; k++) {
643             z[i][32+k].re = -o_ptr[128+2*k];
644             z[i][32+k].im = -o_ptr[2*k];
645             z[i][31-k].re =  o_ptr[2*k+1];
646             z[i][31-k].im =  o_ptr[128+2*k+1];
647         }
648     }
649
650     /* apply AC-3 post-rotation & reordering */
651     for(k=0; k<64; k++) {
652         o_ptr[    2*k  ] = -z[0][   k].im;
653         o_ptr[    2*k+1] =  z[0][63-k].re;
654         o_ptr[128+2*k  ] = -z[0][   k].re;
655         o_ptr[128+2*k+1] =  z[0][63-k].im;
656         o_ptr[256+2*k  ] = -z[1][   k].re;
657         o_ptr[256+2*k+1] =  z[1][63-k].im;
658         o_ptr[384+2*k  ] =  z[1][   k].im;
659         o_ptr[384+2*k+1] = -z[1][63-k].re;
660     }
661 }
662
663 /* IMDCT Transform. */
664 static inline void do_imdct(AC3DecodeContext *ctx)
665 {
666     int ch;
667
668     if (ctx->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) {
669         ctx->imdct_512.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_512, ctx->tmp_output,
670                                       ctx->transform_coeffs[0], ctx->tmp_imdct);
671         ctx->dsp.vector_fmul_add_add(ctx->output[0], ctx->tmp_output,
672                                      ctx->window, ctx->delay[0], 384, 256, 1);
673         ctx->dsp.vector_fmul_reverse(ctx->delay[0], ctx->tmp_output+256,
674                                      ctx->window, 256);
675     }
676     for (ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
677         if (ctx->blksw[ch-1]) {
678             do_imdct_256(ctx, ch);
679         } else {
680             ctx->imdct_512.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_512, ctx->tmp_output,
681                                           ctx->transform_coeffs[ch],
682                                           ctx->tmp_imdct);
683         }
684         ctx->dsp.vector_fmul_add_add(ctx->output[ch], ctx->tmp_output,
685                                      ctx->window, ctx->delay[ch], 384, 256, 1);
686         ctx->dsp.vector_fmul_reverse(ctx->delay[ch], ctx->tmp_output+256,
687                                      ctx->window, 256);
688     }
689 }
690
691 /* Parse the audio block from ac3 bitstream.
692  * This function extract the audio block from the ac3 bitstream
693  * and produces the output for the block. This function must
694  * be called for each of the six audio block in the ac3 bitstream.
695  */
696 static int ac3_parse_audio_block(AC3DecodeContext *ctx, int blk)
697 {
698     int nfchans = ctx->nfchans;
699     int acmod = ctx->acmod;
700     int i, bnd, seg, ch;
701     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
702     int bit_alloc_flags = 0;
703
704     for (ch = 0; ch < nfchans; ch++) /*block switch flag */
705         ctx->blksw[ch] = get_bits1(gb);
706
707     ctx->dither_all = 1;
708     for (ch = 0; ch < nfchans; ch++) { /* dithering flag */
709         ctx->dithflag[ch] = get_bits1(gb);
710         if(!ctx->dithflag[ch])
711             ctx->dither_all = 0;
712     }
713
714     if (get_bits1(gb)) { /* dynamic range */
715         ctx->dynrng = dynrng_tbl[get_bits(gb, 8)];
716     } else if(blk == 0) {
717         ctx->dynrng = 1.0;
718     }
719
720     if(acmod == AC3_ACMOD_DUALMONO) { /* dynamic range 1+1 mode */
721         if(get_bits1(gb)) {
722             ctx->dynrng2 = dynrng_tbl[get_bits(gb, 8)];
723         } else if(blk == 0) {
724             ctx->dynrng2 = 1.0;
725         }
726     }
727
728     if (get_bits1(gb)) { /* coupling strategy */
729         ctx->cplinu = get_bits1(gb);
730         if (ctx->cplinu) { /* coupling in use */
731             int cplbegf, cplendf;
732
733             for (ch = 0; ch < nfchans; ch++)
734                 ctx->chincpl[ch] = get_bits1(gb);
735
736             if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO)
737                 ctx->phsflginu = get_bits1(gb); //phase flag in use
738
739             cplbegf = get_bits(gb, 4);
740             cplendf = get_bits(gb, 4);
741
742             if (3 + cplendf - cplbegf < 0) {
743                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "cplendf = %d < cplbegf = %d\n", cplendf, cplbegf);
744                 return -1;
745             }
746
747             ctx->ncplbnd = ctx->ncplsubnd = 3 + cplendf - cplbegf;
748             ctx->cplstrtmant = cplbegf * 12 + 37;
749             ctx->cplendmant = cplendf * 12 + 73;
750             for (bnd = 0; bnd < ctx->ncplsubnd - 1; bnd++) { /* coupling band structure */
751                 if (get_bits1(gb)) {
752                     ctx->cplbndstrc[bnd] = 1;
753                     ctx->ncplbnd--;
754                 }
755             }
756         } else {
757             for (ch = 0; ch < nfchans; ch++)
758                 ctx->chincpl[ch] = 0;
759         }
760     }
761
762     if (ctx->cplinu) {
763         int cplcoe = 0;
764
765         for (ch = 0; ch < nfchans; ch++) {
766             if (ctx->chincpl[ch]) {
767                 if (get_bits1(gb)) { /* coupling co-ordinates */
768                     int mstrcplco, cplcoexp, cplcomant;
769                     cplcoe = 1;
770                     mstrcplco = 3 * get_bits(gb, 2);
771                     for (bnd = 0; bnd < ctx->ncplbnd; bnd++) {
772                         cplcoexp = get_bits(gb, 4);
773                         cplcomant = get_bits(gb, 4);
774                         if (cplcoexp == 15)
775                             ctx->cplco[ch][bnd] = cplcomant / 16.0f;
776                         else
777                             ctx->cplco[ch][bnd] = (cplcomant + 16.0f) / 32.0f;
778                         ctx->cplco[ch][bnd] *= scale_factors[cplcoexp + mstrcplco];
779                     }
780                 }
781             }
782         }
783
784         if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO && ctx->phsflginu && cplcoe) {
785             for (bnd = 0; bnd < ctx->ncplbnd; bnd++) {
786                 if (get_bits1(gb))
787                     ctx->cplco[1][bnd] = -ctx->cplco[1][bnd];
788             }
789         }
790     }
791
792     if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO) {/* rematrixing */
793         ctx->rematstr = get_bits1(gb);
794         if (ctx->rematstr) {
795             ctx->nrematbnd = 4;
796             if(ctx->cplinu && ctx->cplstrtmant <= 61)
797                 ctx->nrematbnd -= 1 + (ctx->cplstrtmant == 37);
798             for(bnd=0; bnd<ctx->nrematbnd; bnd++)
799                 ctx->rematflg[bnd] = get_bits1(gb);
800         }
801     }
802
803     ctx->cplexpstr = EXP_REUSE;
804     ctx->lfeexpstr = EXP_REUSE;
805     if (ctx->cplinu) /* coupling exponent strategy */
806         ctx->cplexpstr = get_bits(gb, 2);
807     for (ch = 0; ch < nfchans; ch++)  /* channel exponent strategy */
808         ctx->chexpstr[ch] = get_bits(gb, 2);
809     if (ctx->lfeon)  /* lfe exponent strategy */
810         ctx->lfeexpstr = get_bits1(gb);
811
812     for (ch = 0; ch < nfchans; ch++) { /* channel bandwidth code */
813         if (ctx->chexpstr[ch] != EXP_REUSE) {
814             if (ctx->chincpl[ch])
815                 ctx->endmant[ch] = ctx->cplstrtmant;
816             else {
817                 int chbwcod = get_bits(gb, 6);
818                 if (chbwcod > 60) {
819                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "chbwcod = %d > 60", chbwcod);
820                     return -1;
821                 }
822                 ctx->endmant[ch] = chbwcod * 3 + 73;
823             }
824         }
825     }
826
827     if (ctx->cplexpstr != EXP_REUSE) {/* coupling exponents */
828         int grpsize, ngrps, absexp;
829         bit_alloc_flags = 64;
830         grpsize = 3 << (ctx->cplexpstr - 1);
831         ngrps = (ctx->cplendmant - ctx->cplstrtmant) / grpsize;
832         absexp = get_bits(gb, 4) << 1;
833         decode_exponents(gb, ctx->cplexpstr, ngrps, absexp, &ctx->dcplexps[ctx->cplstrtmant]);
834     }
835
836     for (ch = 0; ch < nfchans; ch++) { /* fbw channel exponents */
837         if (ctx->chexpstr[ch] != EXP_REUSE) {
838             int grpsize, ngrps, absexp;
839             bit_alloc_flags |= 1 << ch;
840             grpsize = 3 << (ctx->chexpstr[ch] - 1);
841             ngrps = (ctx->endmant[ch] + grpsize - 4) / grpsize;
842             absexp = ctx->dexps[ch][0] = get_bits(gb, 4);
843             decode_exponents(gb, ctx->chexpstr[ch], ngrps, absexp, &ctx->dexps[ch][1]);
844             skip_bits(gb, 2); /* skip gainrng */
845         }
846     }
847
848     if (ctx->lfeexpstr != EXP_REUSE) { /* lfe exponents */
849         int ngrps, absexp;
850         bit_alloc_flags |= 32;
851         ngrps = 2;
852         absexp = ctx->dlfeexps[0] = get_bits(gb, 4);
853         decode_exponents(gb, ctx->lfeexpstr, ngrps, absexp, &ctx->dlfeexps[1]);
854     }
855
856     if (get_bits1(gb)) { /* bit allocation information */
857         bit_alloc_flags = 127;
858         ctx->bit_alloc_params.sdecay = ff_sdecaytab[get_bits(gb, 2)];
859         ctx->bit_alloc_params.fdecay = ff_fdecaytab[get_bits(gb, 2)];
860         ctx->bit_alloc_params.sgain  = ff_sgaintab[get_bits(gb, 2)];
861         ctx->bit_alloc_params.dbknee = ff_dbkneetab[get_bits(gb, 2)];
862         ctx->bit_alloc_params.floor  = ff_floortab[get_bits(gb, 3)];
863     }
864
865     if (get_bits1(gb)) { /* snroffset */
866         int csnr;
867         bit_alloc_flags = 127;
868         csnr = (get_bits(gb, 6) - 15) << 4;
869         if (ctx->cplinu) { /* coupling fine snr offset and fast gain code */
870             ctx->cplsnroffst = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
871             ctx->cplfgain = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
872         }
873         for (ch = 0; ch < nfchans; ch++) { /* channel fine snr offset and fast gain code */
874             ctx->snroffst[ch] = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
875             ctx->fgain[ch] = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
876         }
877         if (ctx->lfeon) { /* lfe fine snr offset and fast gain code */
878             ctx->lfesnroffst = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
879             ctx->lfefgain = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
880         }
881     }
882
883     if (ctx->cplinu && get_bits1(gb)) { /* coupling leak information */
884         bit_alloc_flags |= 64;
885         ctx->bit_alloc_params.cplfleak = get_bits(gb, 3);
886         ctx->bit_alloc_params.cplsleak = get_bits(gb, 3);
887     }
888
889     if (get_bits1(gb)) { /* delta bit allocation information */
890         bit_alloc_flags = 127;
891
892         if (ctx->cplinu) {
893             ctx->cpldeltbae = get_bits(gb, 2);
894             if (ctx->cpldeltbae == DBA_RESERVED) {
895                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "coupling delta bit allocation strategy reserved\n");
896                 return -1;
897             }
898         }
899
900         for (ch = 0; ch < nfchans; ch++) {
901             ctx->deltbae[ch] = get_bits(gb, 2);
902             if (ctx->deltbae[ch] == DBA_RESERVED) {
903                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "delta bit allocation strategy reserved\n");
904                 return -1;
905             }
906         }
907
908         if (ctx->cplinu) {
909             if (ctx->cpldeltbae == DBA_NEW) { /*coupling delta offset, len and bit allocation */
910                 ctx->cpldeltnseg = get_bits(gb, 3);
911                 for (seg = 0; seg <= ctx->cpldeltnseg; seg++) {
912                     ctx->cpldeltoffst[seg] = get_bits(gb, 5);
913                     ctx->cpldeltlen[seg] = get_bits(gb, 4);
914                     ctx->cpldeltba[seg] = get_bits(gb, 3);
915                 }
916             }
917         }
918
919         for (ch = 0; ch < nfchans; ch++) {
920             if (ctx->deltbae[ch] == DBA_NEW) {/*channel delta offset, len and bit allocation */
921                 ctx->deltnseg[ch] = get_bits(gb, 3);
922                 for (seg = 0; seg <= ctx->deltnseg[ch]; seg++) {
923                     ctx->deltoffst[ch][seg] = get_bits(gb, 5);
924                     ctx->deltlen[ch][seg] = get_bits(gb, 4);
925                     ctx->deltba[ch][seg] = get_bits(gb, 3);
926                 }
927             }
928         }
929     } else if(blk == 0) {
930         if(ctx->cplinu)
931             ctx->cpldeltbae = DBA_NONE;
932         for(ch=0; ch<nfchans; ch++) {
933             ctx->deltbae[ch] = DBA_NONE;
934         }
935     }
936
937     if (bit_alloc_flags) {
938         if (ctx->cplinu && (bit_alloc_flags & 64)) {
939             ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params, ctx->cplbap,
940                                           ctx->dcplexps, ctx->cplstrtmant,
941                                           ctx->cplendmant, ctx->cplsnroffst,
942                                           ctx->cplfgain, 0,
943                                           ctx->cpldeltbae, ctx->cpldeltnseg,
944                                           ctx->cpldeltoffst, ctx->cpldeltlen,
945                                           ctx->cpldeltba);
946         }
947         for (ch = 0; ch < nfchans; ch++) {
948             if ((bit_alloc_flags >> ch) & 1) {
949                 ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params,
950                                               ctx->bap[ch], ctx->dexps[ch], 0,
951                                               ctx->endmant[ch], ctx->snroffst[ch],
952                                               ctx->fgain[ch], 0, ctx->deltbae[ch],
953                                               ctx->deltnseg[ch], ctx->deltoffst[ch],
954                                               ctx->deltlen[ch], ctx->deltba[ch]);
955             }
956         }
957         if (ctx->lfeon && (bit_alloc_flags & 32)) {
958             ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params, ctx->lfebap,
959                                           ctx->dlfeexps, 0, 7, ctx->lfesnroffst,
960                                           ctx->lfefgain, 1,
961                                           DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL);
962         }
963     }
964
965     if (get_bits1(gb)) { /* unused dummy data */
966         int skipl = get_bits(gb, 9);
967         while(skipl--)
968             skip_bits(gb, 8);
969     }
970     /* unpack the transform coefficients
971      * * this also uncouples channels if coupling is in use.
972      */
973     if (get_transform_coeffs(ctx)) {
974         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error in routine get_transform_coeffs\n");
975         return -1;
976     }
977
978     /* recover coefficients if rematrixing is in use */
979     if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_STEREO)
980         do_rematrixing(ctx);
981
982     /* apply scaling to coefficients (headroom, dynrng) */
983     if(ctx->lfeon) {
984         for(i=0; i<7; i++) {
985             ctx->transform_coeffs[0][i] *= 2.0f * ctx->dynrng;
986         }
987     }
988     for(ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
989         float gain = 2.0f;
990         if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_DUALMONO && ch == 2) {
991             gain *= ctx->dynrng2;
992         } else {
993             gain *= ctx->dynrng;
994         }
995         for(i=0; i<ctx->endmant[ch-1]; i++) {
996             ctx->transform_coeffs[ch][i] *= gain;
997         }
998     }
999
1000     do_imdct(ctx);
1001
1002     return 0;
1003 }
1004
1005 static inline int16_t convert(int32_t i)
1006 {
1007     if (i > 0x43c07fff)
1008         return 32767;
1009     else if (i <= 0x43bf8000)
1010         return -32768;
1011     else
1012         return (i - 0x43c00000);
1013 }
1014
1015 /* Decode ac3 frame.
1016  *
1017  * @param avctx Pointer to AVCodecContext
1018  * @param data Pointer to pcm smaples
1019  * @param data_size Set to number of pcm samples produced by decoding
1020  * @param buf Data to be decoded
1021  * @param buf_size Size of the buffer
1022  */
1023 static int ac3_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data, int *data_size, uint8_t *buf, int buf_size)
1024 {
1025     AC3DecodeContext *ctx = (AC3DecodeContext *)avctx->priv_data;
1026     int16_t *out_samples = (int16_t *)data;
1027     int i, blk, ch, start;
1028     int32_t *int_ptr[6];
1029
1030     for (ch = 0; ch < 6; ch++)
1031         int_ptr[ch] = (int32_t *)(&ctx->output[ch]);
1032
1033     //Initialize the GetBitContext with the start of valid AC3 Frame.
1034     init_get_bits(&ctx->gb, buf, buf_size * 8);
1035
1036     //Parse the syncinfo.
1037     if (ac3_parse_header(ctx)) {
1038         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "\n");
1039         *data_size = 0;
1040         return buf_size;
1041     }
1042
1043     avctx->sample_rate = ctx->sampling_rate;
1044     avctx->bit_rate = ctx->bit_rate;
1045
1046     /* channel config */
1047     if (avctx->channels == 0) {
1048         avctx->channels = ctx->out_channels;
1049     }
1050     if(avctx->channels != ctx->out_channels) {
1051         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot mix AC3 to %d channels.\n",
1052                avctx->channels);
1053         return -1;
1054     }
1055
1056     //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);
1057
1058     //Parse the Audio Blocks.
1059     for (blk = 0; blk < NB_BLOCKS; blk++) {
1060         if (ac3_parse_audio_block(ctx, blk)) {
1061             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error parsing the audio block\n");
1062             *data_size = 0;
1063             return ctx->frame_size;
1064         }
1065         start = (ctx->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) ? 0 : 1;
1066         for (i = 0; i < 256; i++)
1067             for (ch = start; ch <= ctx->nfchans; ch++)
1068                 *(out_samples++) = convert(int_ptr[ch][i]);
1069     }
1070     *data_size = NB_BLOCKS * 256 * avctx->channels * sizeof (int16_t);
1071     return ctx->frame_size;
1072 }
1073
1074 /* Uninitialize ac3 decoder.
1075  */
1076 static int ac3_decode_end(AVCodecContext *avctx)
1077 {
1078     AC3DecodeContext *ctx = (AC3DecodeContext *)avctx->priv_data;
1079     ff_mdct_end(&ctx->imdct_512);
1080     ff_mdct_end(&ctx->imdct_256);
1081
1082     return 0;
1083 }
1084
1085 AVCodec ac3_decoder = {
1086     .name = "ac3",
1087     .type = CODEC_TYPE_AUDIO,
1088     .id = CODEC_ID_AC3,
1089     .priv_data_size = sizeof (AC3DecodeContext),
1090     .init = ac3_decode_init,
1091     .close = ac3_decode_end,
1092     .decode = ac3_decode_frame,
1093 };
1094