BLOCK_SIZE is not used properly, just use numbers instead to avoid confusion
[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 /* table for exponent to scale_factor mapping
42  * scale_factor[i] = 2 ^ -(i + 15)
43  */
44 static float scale_factors[25];
45
46 /** table for grouping exponents */
47 static uint8_t exp_ungroup_tbl[128][3];
48
49 static int16_t l3_quantizers_1[32];
50 static int16_t l3_quantizers_2[32];
51 static int16_t l3_quantizers_3[32];
52
53 static int16_t l5_quantizers_1[128];
54 static int16_t l5_quantizers_2[128];
55 static int16_t l5_quantizers_3[128];
56
57 static int16_t l7_quantizers[7];
58
59 static int16_t l11_quantizers_1[128];
60 static int16_t l11_quantizers_2[128];
61
62 static int16_t l15_quantizers[15];
63
64 static const uint8_t qntztab[16] = { 0, 5, 7, 3, 7, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16 };
65
66 /* Adjustmens in dB gain */
67 #define LEVEL_MINUS_3DB         0.7071067811865476
68 #define LEVEL_MINUS_4POINT5DB   0.5946035575013605
69 #define LEVEL_MINUS_6DB         0.5000000000000000
70 #define LEVEL_PLUS_3DB          1.4142135623730951
71 #define LEVEL_PLUS_6DB          2.0000000000000000
72 #define LEVEL_ZERO              0.0000000000000000
73
74 static const float clevs[4] = { LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
75     LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB };
76
77 static const float slevs[4] = { LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO, LEVEL_MINUS_6DB };
78
79 #define AC3_OUTPUT_LFEON  8
80
81 typedef struct {
82     int acmod;
83     int cmixlev;
84     int surmixlev;
85     int dsurmod;
86
87     int blksw[AC3_MAX_CHANNELS];
88     int dithflag[AC3_MAX_CHANNELS];
89     int cplinu;
90     int chincpl[AC3_MAX_CHANNELS];
91     int phsflginu;
92     int cplbegf;
93     int cplendf;
94     int cplcoe;
95     uint32_t cplbndstrc;
96     int rematstr;
97     int rematflg[AC3_MAX_CHANNELS];
98     int cplexpstr;
99     int lfeexpstr;
100     int chexpstr[5];
101     int cplsnroffst;
102     int cplfgain;
103     int snroffst[5];
104     int fgain[5];
105     int lfesnroffst;
106     int lfefgain;
107     int cpldeltbae;
108     int deltbae[5];
109     int cpldeltnseg;
110     uint8_t  cpldeltoffst[8];
111     uint8_t  cpldeltlen[8];
112     uint8_t  cpldeltba[8];
113     int deltnseg[5];
114     uint8_t  deltoffst[5][8];
115     uint8_t  deltlen[5][8];
116     uint8_t  deltba[5][8];
117
118     /* Derived Attributes. */
119     int      sampling_rate;
120     int      bit_rate;
121     int      frame_size;
122
123     int      nchans;            //number of total channels
124     int      nfchans;           //number of full-bandwidth channels
125     int      lfeon;             //lfe channel in use
126     int      output_mode;       ///< output channel configuration
127     int      out_channels;      ///< number of output channels
128
129     float    dynrng;            //dynamic range gain
130     float    dynrng2;           //dynamic range gain for 1+1 mode
131     float    cplco[5][18];      //coupling coordinates
132     int      ncplbnd;           //number of coupling bands
133     int      ncplsubnd;         //number of coupling sub bands
134     int      cplstrtmant;       //coupling start mantissa
135     int      cplendmant;        //coupling end mantissa
136     int      endmant[5];        //channel end mantissas
137     AC3BitAllocParameters bit_alloc_params; ///< bit allocation parameters
138
139     int8_t   dcplexps[256];     //decoded coupling exponents
140     int8_t   dexps[5][256];     //decoded fbw channel exponents
141     int8_t   dlfeexps[256];     //decoded lfe channel exponents
142     uint8_t  cplbap[256];       //coupling bit allocation pointers
143     uint8_t  bap[5][256];       //fbw channel bit allocation pointers
144     uint8_t  lfebap[256];       //lfe channel bit allocation pointers
145
146     DECLARE_ALIGNED_16(float, transform_coeffs[AC3_MAX_CHANNELS][256]);  //transform coefficients
147
148     /* For IMDCT. */
149     MDCTContext imdct_512;  //for 512 sample imdct transform
150     MDCTContext imdct_256;  //for 256 sample imdct transform
151     DSPContext  dsp;        //for optimization
152
153     DECLARE_ALIGNED_16(float, output[AC3_MAX_CHANNELS][256]);   //output after imdct transform and windowing
154     DECLARE_ALIGNED_16(float, delay[AC3_MAX_CHANNELS][256]);    //delay - added to the next block
155     DECLARE_ALIGNED_16(float, tmp_imdct[256]);                  //temporary storage for imdct transform
156     DECLARE_ALIGNED_16(float, tmp_output[512]);                 //temporary storage for output before windowing
157     DECLARE_ALIGNED_16(float, window[256]);                     //window coefficients
158
159     /* Miscellaneous. */
160     GetBitContext gb;
161     AVRandomState dith_state;   //for dither generation
162 } AC3DecodeContext;
163
164 /*********** BEGIN INIT HELPER FUNCTIONS ***********/
165 /**
166  * Generate a Kaiser-Bessel Derived Window.
167  */
168 static void ac3_window_init(float *window)
169 {
170    int i, j;
171    double sum = 0.0, bessel, tmp;
172    double local_window[256];
173    double alpha2 = (5.0 * M_PI / 256.0) * (5.0 * M_PI / 256.0);
174
175    for (i = 0; i < 256; i++) {
176        tmp = i * (256 - i) * alpha2;
177        bessel = 1.0;
178        for (j = 100; j > 0; j--) /* defaul to 100 iterations */
179            bessel = bessel * tmp / (j * j) + 1;
180        sum += bessel;
181        local_window[i] = sum;
182    }
183
184    sum++;
185    for (i = 0; i < 256; i++)
186        window[i] = sqrt(local_window[i] / sum);
187 }
188
189 /*
190  * Generate quantizer tables.
191  */
192 static void generate_quantizers_table(int16_t quantizers[], int level, int length)
193 {
194     int i;
195
196     for (i = 0; i < length; i++)
197         quantizers[i] = ((2 * i - level + 1) << 15) / level;
198 }
199
200 static void generate_quantizers_table_1(int16_t quantizers[], int level, int length1, int length2, int size)
201 {
202     int i, j;
203     int16_t v;
204
205     for (i = 0; i < length1; i++) {
206         v = ((2 * i - level + 1) << 15) / level;
207         for (j = 0; j < length2; j++)
208             quantizers[i * length2 + j] = v;
209     }
210
211     for (i = length1 * length2; i < size; i++)
212         quantizers[i] = 0;
213 }
214
215 static void generate_quantizers_table_2(int16_t quantizers[], int level, int length1, int length2, int size)
216 {
217     int i, j;
218     int16_t v;
219
220     for (i = 0; i < length1; i++) {
221         v = ((2 * (i % level) - level + 1) << 15) / level;
222         for (j = 0; j < length2; j++)
223             quantizers[i * length2 + j] = v;
224     }
225
226     for (i = length1 * length2; i < size; i++)
227         quantizers[i] = 0;
228
229 }
230
231 static void generate_quantizers_table_3(int16_t quantizers[], int level, int length1, int length2, int size)
232 {
233     int i, j;
234
235     for (i = 0; i < length1; i++)
236         for (j = 0; j < length2; j++)
237             quantizers[i * length2 + j] = ((2 * (j % level) - level + 1) << 15) / level;
238
239     for (i = length1 * length2; i < size; i++)
240         quantizers[i] = 0;
241 }
242
243 /*
244  * Initialize tables at runtime.
245  */
246 static void ac3_tables_init(void)
247 {
248     int i;
249
250     /* Quantizer ungrouping tables. */
251     // for level-3 quantizers
252     generate_quantizers_table_1(l3_quantizers_1, 3, 3, 9, 32);
253     generate_quantizers_table_2(l3_quantizers_2, 3, 9, 3, 32);
254     generate_quantizers_table_3(l3_quantizers_3, 3, 9, 3, 32);
255
256     //for level-5 quantizers
257     generate_quantizers_table_1(l5_quantizers_1, 5, 5, 25, 128);
258     generate_quantizers_table_2(l5_quantizers_2, 5, 25, 5, 128);
259     generate_quantizers_table_3(l5_quantizers_3, 5, 25, 5, 128);
260
261     //for level-7 quantizers
262     generate_quantizers_table(l7_quantizers, 7, 7);
263
264     //for level-4 quantizers
265     generate_quantizers_table_2(l11_quantizers_1, 11, 11, 11, 128);
266     generate_quantizers_table_3(l11_quantizers_2, 11, 11, 11, 128);
267
268     //for level-15 quantizers
269     generate_quantizers_table(l15_quantizers, 15, 15);
270     /* End Quantizer ungrouping tables. */
271
272     //generate scale factors
273     for (i = 0; i < 25; i++)
274         scale_factors[i] = pow(2.0, -(i + 15));
275
276     /* generate exponent tables
277        reference: Section 7.1.3 Exponent Decoding */
278     for(i=0; i<128; i++) {
279         exp_ungroup_tbl[i][0] =  i / 25;
280         exp_ungroup_tbl[i][1] = (i % 25) / 5;
281         exp_ungroup_tbl[i][2] = (i % 25) % 5;
282     }
283 }
284
285
286 static int ac3_decode_init(AVCodecContext *avctx)
287 {
288     AC3DecodeContext *ctx = avctx->priv_data;
289
290     ac3_common_init();
291     ac3_tables_init();
292     ff_mdct_init(&ctx->imdct_256, 8, 1);
293     ff_mdct_init(&ctx->imdct_512, 9, 1);
294     ac3_window_init(ctx->window);
295     dsputil_init(&ctx->dsp, avctx);
296     av_init_random(0, &ctx->dith_state);
297
298     return 0;
299 }
300 /*********** END INIT FUNCTIONS ***********/
301
302 /**
303  * Parses the 'sync info' and 'bit stream info' from the AC-3 bitstream.
304  * GetBitContext within AC3DecodeContext must point to
305  * start of the synchronized ac3 bitstream.
306  */
307 static int ac3_parse_header(AC3DecodeContext *ctx)
308 {
309     AC3HeaderInfo hdr;
310     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
311     int err, i;
312
313     err = ff_ac3_parse_header(gb->buffer, &hdr);
314     if(err)
315         return err;
316
317     /* get decoding parameters from header info */
318     ctx->bit_alloc_params.fscod       = hdr.fscod;
319     ctx->acmod                        = hdr.acmod;
320     ctx->cmixlev                      = hdr.cmixlev;
321     ctx->surmixlev                    = hdr.surmixlev;
322     ctx->dsurmod                      = hdr.dsurmod;
323     ctx->lfeon                        = hdr.lfeon;
324     ctx->bit_alloc_params.halfratecod = hdr.halfratecod;
325     ctx->sampling_rate                = hdr.sample_rate;
326     ctx->bit_rate                     = hdr.bit_rate;
327     ctx->nchans                       = hdr.channels;
328     ctx->nfchans                      = ctx->nchans - ctx->lfeon;
329     ctx->frame_size                   = hdr.frame_size;
330
331     /* set default output to all source channels */
332     ctx->out_channels = ctx->nchans;
333     ctx->output_mode = ctx->acmod;
334     if(ctx->lfeon)
335         ctx->output_mode |= AC3_OUTPUT_LFEON;
336
337     /* skip over portion of header which has already been read */
338     skip_bits(gb, 16); //skip the sync_word, sync_info->sync_word = get_bits(gb, 16);
339     skip_bits(gb, 16); // skip crc1
340     skip_bits(gb, 8);  // skip fscod and frmsizecod
341     skip_bits(gb, 11); // skip bsid, bsmod, and acmod
342     if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_STEREO) {
343         skip_bits(gb, 2); // skip dsurmod
344     } else {
345         if((ctx->acmod & 1) && ctx->acmod != AC3_ACMOD_MONO)
346             skip_bits(gb, 2); // skip cmixlev
347         if(ctx->acmod & 4)
348             skip_bits(gb, 2); // skip surmixlev
349     }
350     skip_bits1(gb); // skip lfeon
351
352     /* read the rest of the bsi. read twice for dual mono mode. */
353     i = !(ctx->acmod);
354     do {
355         skip_bits(gb, 5); //skip dialog normalization
356         if (get_bits1(gb))
357             skip_bits(gb, 8); //skip compression
358         if (get_bits1(gb))
359             skip_bits(gb, 8); //skip language code
360         if (get_bits1(gb))
361             skip_bits(gb, 7); //skip audio production information
362     } while (i--);
363
364     skip_bits(gb, 2); //skip copyright bit and original bitstream bit
365
366     /* FIXME: read & use the xbsi1 downmix levels */
367     if (get_bits1(gb))
368         skip_bits(gb, 14); //skip timecode1
369     if (get_bits1(gb))
370         skip_bits(gb, 14); //skip timecode2
371
372     if (get_bits1(gb)) {
373         i = get_bits(gb, 6); //additional bsi length
374         do {
375             skip_bits(gb, 8);
376         } while(i--);
377     }
378
379     return 0;
380 }
381
382 /**
383  * Decodes the grouped exponents.
384  * This function decodes the coded exponents according to exponent strategy
385  * and stores them in the decoded exponents buffer.
386  *
387  * @param[in]  gb      GetBitContext which points to start of coded exponents
388  * @param[in]  expstr  Exponent coding strategy
389  * @param[in]  ngrps   Number of grouped exponents
390  * @param[in]  absexp  Absolute exponent or DC exponent
391  * @param[out] dexps   Decoded exponents are stored in dexps
392  */
393 static void decode_exponents(GetBitContext *gb, int expstr, int ngrps,
394                              uint8_t absexp, int8_t *dexps)
395 {
396     int i, j, grp, grpsize;
397     int dexp[256];
398     int expacc, prevexp;
399
400     /* unpack groups */
401     grpsize = expstr + (expstr == EXP_D45);
402     for(grp=0,i=0; grp<ngrps; grp++) {
403         expacc = get_bits(gb, 7);
404         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][0];
405         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][1];
406         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][2];
407     }
408
409     /* convert to absolute exps and expand groups */
410     prevexp = absexp;
411     for(i=0; i<ngrps*3; i++) {
412         prevexp = av_clip(prevexp + dexp[i]-2, 0, 24);
413         for(j=0; j<grpsize; j++) {
414             dexps[(i*grpsize)+j] = prevexp;
415         }
416     }
417 }
418
419 typedef struct { /* grouped mantissas for 3-level 5-leve and 11-level quantization */
420     int16_t l3_quantizers[3];
421     int16_t l5_quantizers[3];
422     int16_t l11_quantizers[2];
423     int l3ptr;
424     int l5ptr;
425     int l11ptr;
426 } mant_groups;
427
428 /* Get the transform coefficients for coupling channel and uncouple channels.
429  * The coupling transform coefficients starts at the the cplstrtmant, which is
430  * equal to endmant[ch] for fbw channels. Hence we can uncouple channels before
431  * getting transform coefficients for the channel.
432  */
433 static int get_transform_coeffs_cpling(AC3DecodeContext *ctx, mant_groups *m)
434 {
435     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
436     int ch, start, end, cplbndstrc, bnd, gcode, tbap;
437     float cplcos[5], cplcoeff;
438     uint8_t *exps = ctx->dcplexps;
439     uint8_t *bap = ctx->cplbap;
440
441     cplbndstrc = ctx->cplbndstrc;
442     start = ctx->cplstrtmant;
443     bnd = 0;
444
445     while (start < ctx->cplendmant) {
446         end = start + 12;
447         while (cplbndstrc & 1) {
448             end += 12;
449             cplbndstrc >>= 1;
450         }
451         cplbndstrc >>= 1;
452         for (ch = 0; ch < ctx->nfchans; ch++)
453             cplcos[ch] = ctx->cplco[ch][bnd];
454         bnd++;
455
456         while (start < end) {
457             tbap = bap[start];
458             switch(tbap) {
459                 case 0:
460                     for (ch = 0; ch < ctx->nfchans; ch++)
461                         if (ctx->chincpl[ch]) {
462                             if (ctx->dithflag[ch]) {
463                                 cplcoeff = (av_random(&ctx->dith_state) & 0xFFFF) * scale_factors[exps[start]];
464                                 ctx->transform_coeffs[ch + 1][start] = cplcoeff * cplcos[ch] * LEVEL_MINUS_3DB;
465                             } else
466                                 ctx->transform_coeffs[ch + 1][start] = 0;
467                         }
468                     start++;
469                     continue;
470                 case 1:
471                     if (m->l3ptr > 2) {
472                         gcode = get_bits(gb, 5);
473                         m->l3_quantizers[0] = l3_quantizers_1[gcode];
474                         m->l3_quantizers[1] = l3_quantizers_2[gcode];
475                         m->l3_quantizers[2] = l3_quantizers_3[gcode];
476                         m->l3ptr = 0;
477                     }
478                     cplcoeff = m->l3_quantizers[m->l3ptr++] * scale_factors[exps[start]];
479                     break;
480
481                 case 2:
482                     if (m->l5ptr > 2) {
483                         gcode = get_bits(gb, 7);
484                         m->l5_quantizers[0] = l5_quantizers_1[gcode];
485                         m->l5_quantizers[1] = l5_quantizers_2[gcode];
486                         m->l5_quantizers[2] = l5_quantizers_3[gcode];
487                         m->l5ptr = 0;
488                     }
489                     cplcoeff = m->l5_quantizers[m->l5ptr++] * scale_factors[exps[start]];
490                     break;
491
492                 case 3:
493                     cplcoeff = l7_quantizers[get_bits(gb, 3)] * scale_factors[exps[start]];
494                     break;
495
496                 case 4:
497                     if (m->l11ptr > 1) {
498                         gcode = get_bits(gb, 7);
499                         m->l11_quantizers[0] = l11_quantizers_1[gcode];
500                         m->l11_quantizers[1] = l11_quantizers_2[gcode];
501                         m->l11ptr = 0;
502                     }
503                     cplcoeff = m->l11_quantizers[m->l11ptr++] * scale_factors[exps[start]];
504                     break;
505
506                 case 5:
507                     cplcoeff = l15_quantizers[get_bits(gb, 4)] * scale_factors[exps[start]];
508                     break;
509
510                 default:
511                     cplcoeff = (get_sbits(gb, qntztab[tbap]) << (16 - qntztab[tbap])) * scale_factors[exps[start]];
512             }
513             for (ch = 0; ch < ctx->nfchans; ch++)
514                 if (ctx->chincpl[ch])
515                     ctx->transform_coeffs[ch + 1][start] = cplcoeff * cplcos[ch];
516             start++;
517         }
518     }
519
520     return 0;
521 }
522
523 /* Get the transform coefficients for particular channel */
524 static int get_transform_coeffs_ch(AC3DecodeContext *ctx, int ch_index, mant_groups *m)
525 {
526     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
527     int i, gcode, tbap, dithflag, end;
528     uint8_t *exps;
529     uint8_t *bap;
530     float *coeffs;
531
532     if (ch_index != -1) { /* fbw channels */
533         dithflag = ctx->dithflag[ch_index];
534         exps = ctx->dexps[ch_index];
535         bap = ctx->bap[ch_index];
536         coeffs = ctx->transform_coeffs[ch_index + 1];
537         end = ctx->endmant[ch_index];
538     } else if (ch_index == -1) {
539         dithflag = 0;
540         exps = ctx->dlfeexps;
541         bap = ctx->lfebap;
542         coeffs = ctx->transform_coeffs[0];
543         end = 7;
544     }
545
546
547     for (i = 0; i < end; i++) {
548         tbap = bap[i];
549         switch (tbap) {
550             case 0:
551                 if (!dithflag) {
552                     coeffs[i] = 0;
553                     continue;
554                 }
555                 else {
556                     coeffs[i] = (av_random(&ctx->dith_state) & 0xFFFF) * scale_factors[exps[i]];
557                     coeffs[i] *= LEVEL_MINUS_3DB;
558                     continue;
559                 }
560
561             case 1:
562                 if (m->l3ptr > 2) {
563                     gcode = get_bits(gb, 5);
564                     m->l3_quantizers[0] = l3_quantizers_1[gcode];
565                     m->l3_quantizers[1] = l3_quantizers_2[gcode];
566                     m->l3_quantizers[2] = l3_quantizers_3[gcode];
567                     m->l3ptr = 0;
568                 }
569                 coeffs[i] = m->l3_quantizers[m->l3ptr++] * scale_factors[exps[i]];
570                 continue;
571
572             case 2:
573                 if (m->l5ptr > 2) {
574                     gcode = get_bits(gb, 7);
575                     m->l5_quantizers[0] = l5_quantizers_1[gcode];
576                     m->l5_quantizers[1] = l5_quantizers_2[gcode];
577                     m->l5_quantizers[2] = l5_quantizers_3[gcode];
578                     m->l5ptr = 0;
579                 }
580                 coeffs[i] = m->l5_quantizers[m->l5ptr++] * scale_factors[exps[i]];
581                 continue;
582
583             case 3:
584                 coeffs[i] = l7_quantizers[get_bits(gb, 3)] * scale_factors[exps[i]];
585                 continue;
586
587             case 4:
588                 if (m->l11ptr > 1) {
589                     gcode = get_bits(gb, 7);
590                     m->l11_quantizers[0] = l11_quantizers_1[gcode];
591                     m->l11_quantizers[1] = l11_quantizers_2[gcode];
592                     m->l11ptr = 0;
593                 }
594                 coeffs[i] = m->l11_quantizers[m->l11ptr++] * scale_factors[exps[i]];
595                 continue;
596
597             case 5:
598                 coeffs[i] = l15_quantizers[get_bits(gb, 4)] * scale_factors[exps[i]];
599                 continue;
600
601             default:
602                 coeffs[i] = (get_sbits(gb, qntztab[tbap]) << (16 - qntztab[tbap])) * scale_factors[exps[i]];
603                 continue;
604         }
605     }
606
607     return 0;
608 }
609
610 /* Get the transform coefficients.
611  * This function extracts the tranform coefficients form the ac3 bitstream.
612  * This function is called after bit allocation is performed.
613  */
614 static int get_transform_coeffs(AC3DecodeContext * ctx)
615 {
616     int i, end;
617     int got_cplchan = 0;
618     mant_groups m;
619
620     m.l3ptr = m.l5ptr = m.l11ptr = 3;
621
622     for (i = 0; i < ctx->nfchans; i++) {
623         /* transform coefficients for individual channel */
624         if (get_transform_coeffs_ch(ctx, i, &m))
625             return -1;
626         /* tranform coefficients for coupling channels */
627         if (ctx->chincpl[i])  {
628             if (!got_cplchan) {
629                 if (get_transform_coeffs_cpling(ctx, &m)) {
630                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "error in decoupling channels\n");
631                     return -1;
632                 }
633                 got_cplchan = 1;
634             }
635             end = ctx->cplendmant;
636         } else
637             end = ctx->endmant[i];
638         do
639             ctx->transform_coeffs[i + 1][end] = 0;
640         while(++end < 256);
641     }
642     if (ctx->lfeon) {
643         if (get_transform_coeffs_ch(ctx, -1, &m))
644                 return -1;
645         for (i = 7; i < 256; i++) {
646             ctx->transform_coeffs[0][i] = 0;
647         }
648     }
649
650     return 0;
651 }
652
653 /* Rematrixing routines. */
654 static void do_rematrixing1(AC3DecodeContext *ctx, int start, int end)
655 {
656     float tmp0, tmp1;
657
658     while (start < end) {
659         tmp0 = ctx->transform_coeffs[1][start];
660         tmp1 = ctx->transform_coeffs[2][start];
661         ctx->transform_coeffs[1][start] = tmp0 + tmp1;
662         ctx->transform_coeffs[2][start] = tmp0 - tmp1;
663         start++;
664     }
665 }
666
667 static void do_rematrixing(AC3DecodeContext *ctx)
668 {
669     int bnd1 = 13, bnd2 = 25, bnd3 = 37, bnd4 = 61;
670     int end, bndend;
671
672     end = FFMIN(ctx->endmant[0], ctx->endmant[1]);
673
674     if (ctx->rematflg[0])
675         do_rematrixing1(ctx, bnd1, bnd2);
676
677     if (ctx->rematflg[1])
678         do_rematrixing1(ctx, bnd2, bnd3);
679
680     bndend = bnd4;
681     if (bndend > end) {
682         bndend = end;
683         if (ctx->rematflg[2])
684             do_rematrixing1(ctx, bnd3, bndend);
685     } else {
686         if (ctx->rematflg[2])
687             do_rematrixing1(ctx, bnd3, bnd4);
688         if (ctx->rematflg[3])
689             do_rematrixing1(ctx, bnd4, end);
690     }
691 }
692
693 /* This function performs the imdct on 256 sample transform
694  * coefficients.
695  */
696 static void do_imdct_256(AC3DecodeContext *ctx, int chindex)
697 {
698     int i, k;
699     float x[128];
700     FFTComplex z[2][64];
701     float *o_ptr = ctx->tmp_output;
702
703     for(i=0; i<2; i++) {
704         /* de-interleave coefficients */
705         for(k=0; k<128; k++) {
706             x[k] = ctx->transform_coeffs[chindex][2*k+i];
707         }
708
709         /* run standard IMDCT */
710         ctx->imdct_256.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_256, o_ptr, x, ctx->tmp_imdct);
711
712         /* reverse the post-rotation & reordering from standard IMDCT */
713         for(k=0; k<32; k++) {
714             z[i][32+k].re = -o_ptr[128+2*k];
715             z[i][32+k].im = -o_ptr[2*k];
716             z[i][31-k].re =  o_ptr[2*k+1];
717             z[i][31-k].im =  o_ptr[128+2*k+1];
718         }
719     }
720
721     /* apply AC-3 post-rotation & reordering */
722     for(k=0; k<64; k++) {
723         o_ptr[    2*k  ] = -z[0][   k].im;
724         o_ptr[    2*k+1] =  z[0][63-k].re;
725         o_ptr[128+2*k  ] = -z[0][   k].re;
726         o_ptr[128+2*k+1] =  z[0][63-k].im;
727         o_ptr[256+2*k  ] = -z[1][   k].re;
728         o_ptr[256+2*k+1] =  z[1][63-k].im;
729         o_ptr[384+2*k  ] =  z[1][   k].im;
730         o_ptr[384+2*k+1] = -z[1][63-k].re;
731     }
732 }
733
734 /* IMDCT Transform. */
735 static inline void do_imdct(AC3DecodeContext *ctx)
736 {
737     int ch;
738
739     if (ctx->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) {
740         ctx->imdct_512.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_512, ctx->tmp_output,
741                                       ctx->transform_coeffs[0], ctx->tmp_imdct);
742         ctx->dsp.vector_fmul_add_add(ctx->output[0], ctx->tmp_output,
743                                      ctx->window, ctx->delay[0], 384, 256, 1);
744         ctx->dsp.vector_fmul_reverse(ctx->delay[0], ctx->tmp_output+256,
745                                      ctx->window, 256);
746     }
747     for (ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
748         if (ctx->blksw[ch-1])
749             do_imdct_256(ctx, ch);
750         else
751             ctx->imdct_512.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_512, ctx->tmp_output,
752                                           ctx->transform_coeffs[ch],
753                                           ctx->tmp_imdct);
754
755         ctx->dsp.vector_fmul_add_add(ctx->output[ch], ctx->tmp_output,
756                                      ctx->window, ctx->delay[ch], 384, 256, 1);
757         ctx->dsp.vector_fmul_reverse(ctx->delay[ch], ctx->tmp_output+256,
758                                      ctx->window, 256);
759     }
760 }
761
762 /* Parse the audio block from ac3 bitstream.
763  * This function extract the audio block from the ac3 bitstream
764  * and produces the output for the block. This function must
765  * be called for each of the six audio block in the ac3 bitstream.
766  */
767 static int ac3_parse_audio_block(AC3DecodeContext *ctx, int blk)
768 {
769     int nfchans = ctx->nfchans;
770     int acmod = ctx->acmod;
771     int i, bnd, rbnd, seg, grpsize, ch;
772     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
773     int bit_alloc_flags = 0;
774     int8_t *dexps;
775     int mstrcplco, cplcoexp, cplcomant;
776     int dynrng, chbwcod, ngrps, cplabsexp, skipl;
777
778     for (i = 0; i < nfchans; i++) /*block switch flag */
779         ctx->blksw[i] = get_bits1(gb);
780
781     for (i = 0; i < nfchans; i++) /* dithering flag */
782         ctx->dithflag[i] = get_bits1(gb);
783
784     if (get_bits1(gb)) { /* dynamic range */
785         dynrng = get_sbits(gb, 8);
786         ctx->dynrng = ((((dynrng & 0x1f) | 0x20) << 13) * scale_factors[3 - (dynrng >> 5)]);
787     } else if(blk == 0) {
788         ctx->dynrng = 1.0;
789     }
790
791     if(acmod == AC3_ACMOD_DUALMONO) { /* dynamic range 1+1 mode */
792         if(get_bits1(gb)) {
793             dynrng = get_sbits(gb, 8);
794             ctx->dynrng2 = ((((dynrng & 0x1f) | 0x20) << 13) * scale_factors[3 - (dynrng >> 5)]);
795         } else if(blk == 0) {
796             ctx->dynrng2 = 1.0;
797         }
798     }
799
800     if (get_bits1(gb)) { /* coupling strategy */
801         ctx->cplinu = get_bits1(gb);
802         ctx->cplbndstrc = 0;
803         if (ctx->cplinu) { /* coupling in use */
804             for (i = 0; i < nfchans; i++)
805                 ctx->chincpl[i] = get_bits1(gb);
806
807             if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO)
808                 ctx->phsflginu = get_bits1(gb); //phase flag in use
809
810             ctx->cplbegf = get_bits(gb, 4);
811             ctx->cplendf = get_bits(gb, 4);
812
813             if (3 + ctx->cplendf - ctx->cplbegf < 0) {
814                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "cplendf = %d < cplbegf = %d\n", ctx->cplendf, ctx->cplbegf);
815                 return -1;
816             }
817
818             ctx->ncplbnd = ctx->ncplsubnd = 3 + ctx->cplendf - ctx->cplbegf;
819             ctx->cplstrtmant = ctx->cplbegf * 12 + 37;
820             ctx->cplendmant = ctx->cplendf * 12 + 73;
821             for (i = 0; i < ctx->ncplsubnd - 1; i++) /* coupling band structure */
822                 if (get_bits1(gb)) {
823                     ctx->cplbndstrc |= 1 << i;
824                     ctx->ncplbnd--;
825                 }
826         } else {
827             for (i = 0; i < nfchans; i++)
828                 ctx->chincpl[i] = 0;
829         }
830     }
831
832     if (ctx->cplinu) {
833         ctx->cplcoe = 0;
834
835         for (i = 0; i < nfchans; i++)
836             if (ctx->chincpl[i])
837                 if (get_bits1(gb)) { /* coupling co-ordinates */
838                     ctx->cplcoe |= 1 << i;
839                     mstrcplco = 3 * get_bits(gb, 2);
840                     for (bnd = 0; bnd < ctx->ncplbnd; bnd++) {
841                         cplcoexp = get_bits(gb, 4);
842                         cplcomant = get_bits(gb, 4);
843                         if (cplcoexp == 15)
844                             cplcomant <<= 14;
845                         else
846                             cplcomant = (cplcomant | 0x10) << 13;
847                         ctx->cplco[i][bnd] = cplcomant * scale_factors[cplcoexp + mstrcplco];
848                     }
849                 }
850
851         if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO && ctx->phsflginu && (ctx->cplcoe & 1 || ctx->cplcoe & 2))
852             for (bnd = 0; bnd < ctx->ncplbnd; bnd++)
853                 if (get_bits1(gb))
854                     ctx->cplco[1][bnd] = -ctx->cplco[1][bnd];
855     }
856
857     if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO) {/* rematrixing */
858         ctx->rematstr = get_bits1(gb);
859         if (ctx->rematstr) {
860             if (!(ctx->cplinu) || ctx->cplbegf > 2)
861                 for (rbnd = 0; rbnd < 4; rbnd++)
862                     ctx->rematflg[rbnd] = get_bits1(gb);
863             if (ctx->cplbegf > 0 && ctx->cplbegf <= 2 && ctx->cplinu)
864                 for (rbnd = 0; rbnd < 3; rbnd++)
865                     ctx->rematflg[rbnd] = get_bits1(gb);
866             if (ctx->cplbegf == 0 && ctx->cplinu)
867                 for (rbnd = 0; rbnd < 2; rbnd++)
868                     ctx->rematflg[rbnd] = get_bits1(gb);
869         }
870     }
871
872     ctx->cplexpstr = EXP_REUSE;
873     ctx->lfeexpstr = EXP_REUSE;
874     if (ctx->cplinu) /* coupling exponent strategy */
875         ctx->cplexpstr = get_bits(gb, 2);
876     for (i = 0; i < nfchans; i++)  /* channel exponent strategy */
877         ctx->chexpstr[i] = get_bits(gb, 2);
878     if (ctx->lfeon)  /* lfe exponent strategy */
879         ctx->lfeexpstr = get_bits1(gb);
880
881     for (i = 0; i < nfchans; i++) /* channel bandwidth code */
882         if (ctx->chexpstr[i] != EXP_REUSE) {
883             if (ctx->chincpl[i])
884                 ctx->endmant[i] = ctx->cplstrtmant;
885             else {
886                 chbwcod = get_bits(gb, 6);
887                 if (chbwcod > 60) {
888                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "chbwcod = %d > 60", chbwcod);
889                     return -1;
890                 }
891                 ctx->endmant[i] = chbwcod * 3 + 73;
892             }
893         }
894
895     if (ctx->cplexpstr != EXP_REUSE) {/* coupling exponents */
896         bit_alloc_flags = 64;
897         cplabsexp = get_bits(gb, 4) << 1;
898         ngrps = (ctx->cplendmant - ctx->cplstrtmant) / (3 << (ctx->cplexpstr - 1));
899         decode_exponents(gb, ctx->cplexpstr, ngrps, cplabsexp, ctx->dcplexps + ctx->cplstrtmant);
900     }
901
902     for (i = 0; i < nfchans; i++) /* fbw channel exponents */
903         if (ctx->chexpstr[i] != EXP_REUSE) {
904             bit_alloc_flags |= 1 << i;
905             grpsize = 3 << (ctx->chexpstr[i] - 1);
906             ngrps = (ctx->endmant[i] + grpsize - 4) / grpsize;
907             dexps = ctx->dexps[i];
908             dexps[0] = get_bits(gb, 4);
909             decode_exponents(gb, ctx->chexpstr[i], ngrps, dexps[0], dexps + 1);
910             skip_bits(gb, 2); /* skip gainrng */
911         }
912
913     if (ctx->lfeexpstr != EXP_REUSE) { /* lfe exponents */
914         bit_alloc_flags |= 32;
915         ctx->dlfeexps[0] = get_bits(gb, 4);
916         decode_exponents(gb, ctx->lfeexpstr, 2, ctx->dlfeexps[0], ctx->dlfeexps + 1);
917     }
918
919     if (get_bits1(gb)) { /* bit allocation information */
920         bit_alloc_flags = 127;
921         ctx->bit_alloc_params.sdecay = ff_sdecaytab[get_bits(gb, 2)];
922         ctx->bit_alloc_params.fdecay = ff_fdecaytab[get_bits(gb, 2)];
923         ctx->bit_alloc_params.sgain  = ff_sgaintab[get_bits(gb, 2)];
924         ctx->bit_alloc_params.dbknee = ff_dbkneetab[get_bits(gb, 2)];
925         ctx->bit_alloc_params.floor  = ff_floortab[get_bits(gb, 3)];
926     }
927
928     if (get_bits1(gb)) { /* snroffset */
929         int csnr;
930         bit_alloc_flags = 127;
931         csnr = (get_bits(gb, 6) - 15) << 4;
932         if (ctx->cplinu) { /* coupling fine snr offset and fast gain code */
933             ctx->cplsnroffst = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
934             ctx->cplfgain = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
935         }
936         for (i = 0; i < nfchans; i++) { /* channel fine snr offset and fast gain code */
937             ctx->snroffst[i] = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
938             ctx->fgain[i] = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
939         }
940         if (ctx->lfeon) { /* lfe fine snr offset and fast gain code */
941             ctx->lfesnroffst = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
942             ctx->lfefgain = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
943         }
944     }
945
946     if (ctx->cplinu && get_bits1(gb)) { /* coupling leak information */
947         bit_alloc_flags |= 64;
948         ctx->bit_alloc_params.cplfleak = get_bits(gb, 3);
949         ctx->bit_alloc_params.cplsleak = get_bits(gb, 3);
950     }
951
952     if (get_bits1(gb)) { /* delta bit allocation information */
953         bit_alloc_flags = 127;
954
955         if (ctx->cplinu) {
956             ctx->cpldeltbae = get_bits(gb, 2);
957             if (ctx->cpldeltbae == DBA_RESERVED) {
958                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "coupling delta bit allocation strategy reserved\n");
959                 return -1;
960             }
961         }
962
963         for (i = 0; i < nfchans; i++) {
964             ctx->deltbae[i] = get_bits(gb, 2);
965             if (ctx->deltbae[i] == DBA_RESERVED) {
966                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "delta bit allocation strategy reserved\n");
967                 return -1;
968             }
969         }
970
971         if (ctx->cplinu)
972             if (ctx->cpldeltbae == DBA_NEW) { /*coupling delta offset, len and bit allocation */
973                 ctx->cpldeltnseg = get_bits(gb, 3);
974                 for (seg = 0; seg <= ctx->cpldeltnseg; seg++) {
975                     ctx->cpldeltoffst[seg] = get_bits(gb, 5);
976                     ctx->cpldeltlen[seg] = get_bits(gb, 4);
977                     ctx->cpldeltba[seg] = get_bits(gb, 3);
978                 }
979             }
980
981         for (i = 0; i < nfchans; i++)
982             if (ctx->deltbae[i] == DBA_NEW) {/*channel delta offset, len and bit allocation */
983                 ctx->deltnseg[i] = get_bits(gb, 3);
984                 for (seg = 0; seg <= ctx->deltnseg[i]; seg++) {
985                     ctx->deltoffst[i][seg] = get_bits(gb, 5);
986                     ctx->deltlen[i][seg] = get_bits(gb, 4);
987                     ctx->deltba[i][seg] = get_bits(gb, 3);
988                 }
989             }
990     } else if(blk == 0) {
991         if(ctx->cplinu)
992             ctx->cpldeltbae = DBA_NONE;
993         for(i=0; i<nfchans; i++) {
994             ctx->deltbae[i] = DBA_NONE;
995         }
996     }
997
998     if (bit_alloc_flags) {
999         if (ctx->cplinu && (bit_alloc_flags & 64))
1000             ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params, ctx->cplbap,
1001                                           ctx->dcplexps, ctx->cplstrtmant,
1002                                           ctx->cplendmant, ctx->cplsnroffst,
1003                                           ctx->cplfgain, 0,
1004                                           ctx->cpldeltbae, ctx->cpldeltnseg,
1005                                           ctx->cpldeltoffst, ctx->cpldeltlen,
1006                                           ctx->cpldeltba);
1007         for (i = 0; i < nfchans; i++)
1008             if ((bit_alloc_flags >> i) & 1)
1009                 ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params,
1010                                               ctx->bap[i], ctx->dexps[i], 0,
1011                                               ctx->endmant[i], ctx->snroffst[i],
1012                                               ctx->fgain[i], 0, ctx->deltbae[i],
1013                                               ctx->deltnseg[i], ctx->deltoffst[i],
1014                                               ctx->deltlen[i], ctx->deltba[i]);
1015         if (ctx->lfeon && (bit_alloc_flags & 32))
1016             ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params, ctx->lfebap,
1017                                           ctx->dlfeexps, 0, 7, ctx->lfesnroffst,
1018                                           ctx->lfefgain, 1,
1019                                           DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL);
1020     }
1021
1022     if (get_bits1(gb)) { /* unused dummy data */
1023         skipl = get_bits(gb, 9);
1024         while(skipl--)
1025             skip_bits(gb, 8);
1026     }
1027     /* unpack the transform coefficients
1028      * * this also uncouples channels if coupling is in use.
1029      */
1030     if (get_transform_coeffs(ctx)) {
1031         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error in routine get_transform_coeffs\n");
1032         return -1;
1033     }
1034
1035     /* recover coefficients if rematrixing is in use */
1036     if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_STEREO)
1037         do_rematrixing(ctx);
1038
1039     /* apply scaling to coefficients (headroom, dynrng) */
1040     if(ctx->lfeon) {
1041         for(i=0; i<7; i++) {
1042             ctx->transform_coeffs[0][i] *= 2.0f * ctx->dynrng;
1043         }
1044     }
1045     for(ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
1046         float gain = 2.0f;
1047         if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_DUALMONO && ch == 2) {
1048             gain *= ctx->dynrng2;
1049         } else {
1050             gain *= ctx->dynrng;
1051         }
1052         for(i=0; i<ctx->endmant[ch-1]; i++) {
1053             ctx->transform_coeffs[ch][i] *= gain;
1054         }
1055     }
1056
1057     do_imdct(ctx);
1058
1059     return 0;
1060 }
1061
1062 static inline int16_t convert(int32_t i)
1063 {
1064     if (i > 0x43c07fff)
1065         return 32767;
1066     else if (i <= 0x43bf8000)
1067         return -32768;
1068     else
1069         return (i - 0x43c00000);
1070 }
1071
1072 /* Decode ac3 frame.
1073  *
1074  * @param avctx Pointer to AVCodecContext
1075  * @param data Pointer to pcm smaples
1076  * @param data_size Set to number of pcm samples produced by decoding
1077  * @param buf Data to be decoded
1078  * @param buf_size Size of the buffer
1079  */
1080 static int ac3_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data, int *data_size, uint8_t *buf, int buf_size)
1081 {
1082     AC3DecodeContext *ctx = (AC3DecodeContext *)avctx->priv_data;
1083     int16_t *out_samples = (int16_t *)data;
1084     int i, j, k, start;
1085     int32_t *int_ptr[6];
1086
1087     for (i = 0; i < 6; i++)
1088         int_ptr[i] = (int32_t *)(&ctx->output[i]);
1089
1090     //Initialize the GetBitContext with the start of valid AC3 Frame.
1091     init_get_bits(&ctx->gb, buf, buf_size * 8);
1092
1093     //Parse the syncinfo.
1094     if (ac3_parse_header(ctx)) {
1095         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "\n");
1096         *data_size = 0;
1097         return buf_size;
1098     }
1099
1100     avctx->sample_rate = ctx->sampling_rate;
1101     avctx->bit_rate = ctx->bit_rate;
1102
1103     /* channel config */
1104     if (avctx->channels == 0) {
1105         avctx->channels = ctx->out_channels;
1106     }
1107     if(avctx->channels != ctx->out_channels) {
1108         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot mix AC3 to %d channels.\n",
1109                avctx->channels);
1110         return -1;
1111     }
1112
1113     //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);
1114
1115     //Parse the Audio Blocks.
1116     for (i = 0; i < NB_BLOCKS; i++) {
1117         if (ac3_parse_audio_block(ctx, i)) {
1118             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error parsing the audio block\n");
1119             *data_size = 0;
1120             return ctx->frame_size;
1121         }
1122         start = (ctx->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) ? 0 : 1;
1123         for (k = 0; k < 256; k++)
1124             for (j = start; j <= ctx->nfchans; j++)
1125                 *(out_samples++) = convert(int_ptr[j][k]);
1126     }
1127     *data_size = NB_BLOCKS * 256 * avctx->channels * sizeof (int16_t);
1128     return ctx->frame_size;
1129 }
1130
1131 /* Uninitialize ac3 decoder.
1132  */
1133 static int ac3_decode_end(AVCodecContext *avctx)
1134 {
1135     AC3DecodeContext *ctx = (AC3DecodeContext *)avctx->priv_data;
1136     ff_mdct_end(&ctx->imdct_512);
1137     ff_mdct_end(&ctx->imdct_256);
1138
1139     return 0;
1140 }
1141
1142 AVCodec ac3_decoder = {
1143     .name = "ac3",
1144     .type = CODEC_TYPE_AUDIO,
1145     .id = CODEC_ID_AC3,
1146     .priv_data_size = sizeof (AC3DecodeContext),
1147     .init = ac3_decode_init,
1148     .close = ac3_decode_end,
1149     .decode = ac3_decode_frame,
1150 };
1151