d0ea2c0e8fa4282a832c61b898b93e92b174d55b
[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 BLOCK_SIZE    256
80
81 #define AC3_OUTPUT_LFEON  8
82
83 typedef struct {
84     int acmod;
85     int cmixlev;
86     int surmixlev;
87     int dsurmod;
88
89     int blksw[AC3_MAX_CHANNELS];
90     int dithflag[AC3_MAX_CHANNELS];
91     int cplinu;
92     int chincpl[AC3_MAX_CHANNELS];
93     int phsflginu;
94     int cplbegf;
95     int cplendf;
96     int cplcoe;
97     uint32_t cplbndstrc;
98     int rematstr;
99     int rematflg[AC3_MAX_CHANNELS];
100     int cplexpstr;
101     int lfeexpstr;
102     int chexpstr[5];
103     int cplsnroffst;
104     int cplfgain;
105     int snroffst[5];
106     int fgain[5];
107     int lfesnroffst;
108     int lfefgain;
109     int cpldeltbae;
110     int deltbae[5];
111     int cpldeltnseg;
112     uint8_t  cpldeltoffst[8];
113     uint8_t  cpldeltlen[8];
114     uint8_t  cpldeltba[8];
115     int deltnseg[5];
116     uint8_t  deltoffst[5][8];
117     uint8_t  deltlen[5][8];
118     uint8_t  deltba[5][8];
119
120     /* Derived Attributes. */
121     int      sampling_rate;
122     int      bit_rate;
123     int      frame_size;
124
125     int      nchans;            //number of total channels
126     int      nfchans;           //number of full-bandwidth channels
127     int      lfeon;             //lfe channel in use
128     int      output_mode;       ///< output channel configuration
129     int      out_channels;      ///< number of output channels
130
131     float    dynrng;            //dynamic range gain
132     float    dynrng2;           //dynamic range gain for 1+1 mode
133     float    cplco[5][18];      //coupling coordinates
134     int      ncplbnd;           //number of coupling bands
135     int      ncplsubnd;         //number of coupling sub bands
136     int      cplstrtmant;       //coupling start mantissa
137     int      cplendmant;        //coupling end mantissa
138     int      endmant[5];        //channel end mantissas
139     AC3BitAllocParameters bit_alloc_params; ///< bit allocation parameters
140
141     int8_t   dcplexps[256];     //decoded coupling exponents
142     int8_t   dexps[5][256];     //decoded fbw channel exponents
143     int8_t   dlfeexps[256];     //decoded lfe channel exponents
144     uint8_t  cplbap[256];       //coupling bit allocation pointers
145     uint8_t  bap[5][256];       //fbw channel bit allocation pointers
146     uint8_t  lfebap[256];       //lfe channel bit allocation pointers
147
148     DECLARE_ALIGNED_16(float, transform_coeffs[AC3_MAX_CHANNELS][BLOCK_SIZE]);  //transform coefficients
149
150     /* For IMDCT. */
151     MDCTContext imdct_512;  //for 512 sample imdct transform
152     MDCTContext imdct_256;  //for 256 sample imdct transform
153     DSPContext  dsp;        //for optimization
154
155     DECLARE_ALIGNED_16(float, output[AC3_MAX_CHANNELS][BLOCK_SIZE]);    //output after imdct transform and windowing
156     DECLARE_ALIGNED_16(float, delay[AC3_MAX_CHANNELS][BLOCK_SIZE]);     //delay - added to the next block
157     DECLARE_ALIGNED_16(float, tmp_imdct[BLOCK_SIZE]);               //temporary storage for imdct transform
158     DECLARE_ALIGNED_16(float, tmp_output[BLOCK_SIZE * 2]);          //temporary storage for output before windowing
159     DECLARE_ALIGNED_16(float, window[BLOCK_SIZE]);                  //window coefficients
160
161     /* Miscellaneous. */
162     GetBitContext gb;
163     AVRandomState dith_state;   //for dither generation
164 } AC3DecodeContext;
165
166 /*********** BEGIN INIT HELPER FUNCTIONS ***********/
167 /**
168  * Generate a Kaiser-Bessel Derived Window.
169  */
170 static void ac3_window_init(float *window)
171 {
172    int i, j;
173    double sum = 0.0, bessel, tmp;
174    double local_window[256];
175    double alpha2 = (5.0 * M_PI / 256.0) * (5.0 * M_PI / 256.0);
176
177    for (i = 0; i < 256; i++) {
178        tmp = i * (256 - i) * alpha2;
179        bessel = 1.0;
180        for (j = 100; j > 0; j--) /* defaul to 100 iterations */
181            bessel = bessel * tmp / (j * j) + 1;
182        sum += bessel;
183        local_window[i] = sum;
184    }
185
186    sum++;
187    for (i = 0; i < 256; i++)
188        window[i] = sqrt(local_window[i] / sum);
189 }
190
191 /*
192  * Generate quantizer tables.
193  */
194 static void generate_quantizers_table(int16_t quantizers[], int level, int length)
195 {
196     int i;
197
198     for (i = 0; i < length; i++)
199         quantizers[i] = ((2 * i - level + 1) << 15) / level;
200 }
201
202 static void generate_quantizers_table_1(int16_t quantizers[], int level, int length1, int length2, int size)
203 {
204     int i, j;
205     int16_t v;
206
207     for (i = 0; i < length1; i++) {
208         v = ((2 * i - level + 1) << 15) / level;
209         for (j = 0; j < length2; j++)
210             quantizers[i * length2 + j] = v;
211     }
212
213     for (i = length1 * length2; i < size; i++)
214         quantizers[i] = 0;
215 }
216
217 static void generate_quantizers_table_2(int16_t quantizers[], int level, int length1, int length2, int size)
218 {
219     int i, j;
220     int16_t v;
221
222     for (i = 0; i < length1; i++) {
223         v = ((2 * (i % level) - level + 1) << 15) / level;
224         for (j = 0; j < length2; j++)
225             quantizers[i * length2 + j] = v;
226     }
227
228     for (i = length1 * length2; i < size; i++)
229         quantizers[i] = 0;
230
231 }
232
233 static void generate_quantizers_table_3(int16_t quantizers[], int level, int length1, int length2, int size)
234 {
235     int i, j;
236
237     for (i = 0; i < length1; i++)
238         for (j = 0; j < length2; j++)
239             quantizers[i * length2 + j] = ((2 * (j % level) - level + 1) << 15) / level;
240
241     for (i = length1 * length2; i < size; i++)
242         quantizers[i] = 0;
243 }
244
245 /*
246  * Initialize tables at runtime.
247  */
248 static void ac3_tables_init(void)
249 {
250     int i;
251
252     /* Quantizer ungrouping tables. */
253     // for level-3 quantizers
254     generate_quantizers_table_1(l3_quantizers_1, 3, 3, 9, 32);
255     generate_quantizers_table_2(l3_quantizers_2, 3, 9, 3, 32);
256     generate_quantizers_table_3(l3_quantizers_3, 3, 9, 3, 32);
257
258     //for level-5 quantizers
259     generate_quantizers_table_1(l5_quantizers_1, 5, 5, 25, 128);
260     generate_quantizers_table_2(l5_quantizers_2, 5, 25, 5, 128);
261     generate_quantizers_table_3(l5_quantizers_3, 5, 25, 5, 128);
262
263     //for level-7 quantizers
264     generate_quantizers_table(l7_quantizers, 7, 7);
265
266     //for level-4 quantizers
267     generate_quantizers_table_2(l11_quantizers_1, 11, 11, 11, 128);
268     generate_quantizers_table_3(l11_quantizers_2, 11, 11, 11, 128);
269
270     //for level-15 quantizers
271     generate_quantizers_table(l15_quantizers, 15, 15);
272     /* End Quantizer ungrouping tables. */
273
274     //generate scale factors
275     for (i = 0; i < 25; i++)
276         scale_factors[i] = pow(2.0, -(i + 15));
277
278     /* generate exponent tables
279        reference: Section 7.1.3 Exponent Decoding */
280     for(i=0; i<128; i++) {
281         exp_ungroup_tbl[i][0] =  i / 25;
282         exp_ungroup_tbl[i][1] = (i % 25) / 5;
283         exp_ungroup_tbl[i][2] = (i % 25) % 5;
284     }
285 }
286
287
288 static int ac3_decode_init(AVCodecContext *avctx)
289 {
290     AC3DecodeContext *ctx = avctx->priv_data;
291
292     ac3_common_init();
293     ac3_tables_init();
294     ff_mdct_init(&ctx->imdct_256, 8, 1);
295     ff_mdct_init(&ctx->imdct_512, 9, 1);
296     ac3_window_init(ctx->window);
297     dsputil_init(&ctx->dsp, avctx);
298     av_init_random(0, &ctx->dith_state);
299
300     return 0;
301 }
302 /*********** END INIT FUNCTIONS ***********/
303
304 /**
305  * Parses the 'sync info' and 'bit stream info' from the AC-3 bitstream.
306  * GetBitContext within AC3DecodeContext must point to
307  * start of the synchronized ac3 bitstream.
308  */
309 static int ac3_parse_header(AC3DecodeContext *ctx)
310 {
311     AC3HeaderInfo hdr;
312     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
313     int err, i;
314
315     err = ff_ac3_parse_header(gb->buffer, &hdr);
316     if(err)
317         return err;
318
319     /* get decoding parameters from header info */
320     ctx->bit_alloc_params.fscod       = hdr.fscod;
321     ctx->acmod                        = hdr.acmod;
322     ctx->cmixlev                      = hdr.cmixlev;
323     ctx->surmixlev                    = hdr.surmixlev;
324     ctx->dsurmod                      = hdr.dsurmod;
325     ctx->lfeon                        = hdr.lfeon;
326     ctx->bit_alloc_params.halfratecod = hdr.halfratecod;
327     ctx->sampling_rate                = hdr.sample_rate;
328     ctx->bit_rate                     = hdr.bit_rate;
329     ctx->nchans                       = hdr.channels;
330     ctx->nfchans                      = ctx->nchans - ctx->lfeon;
331     ctx->frame_size                   = hdr.frame_size;
332
333     /* set default output to all source channels */
334     ctx->out_channels = ctx->nchans;
335     ctx->output_mode = ctx->acmod;
336     if(ctx->lfeon)
337         ctx->output_mode |= AC3_OUTPUT_LFEON;
338
339     /* skip over portion of header which has already been read */
340     skip_bits(gb, 16); //skip the sync_word, sync_info->sync_word = get_bits(gb, 16);
341     skip_bits(gb, 16); // skip crc1
342     skip_bits(gb, 8);  // skip fscod and frmsizecod
343     skip_bits(gb, 11); // skip bsid, bsmod, and acmod
344     if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_STEREO) {
345         skip_bits(gb, 2); // skip dsurmod
346     } else {
347         if((ctx->acmod & 1) && ctx->acmod != AC3_ACMOD_MONO)
348             skip_bits(gb, 2); // skip cmixlev
349         if(ctx->acmod & 4)
350             skip_bits(gb, 2); // skip surmixlev
351     }
352     skip_bits1(gb); // skip lfeon
353
354     /* read the rest of the bsi. read twice for dual mono mode. */
355     i = !(ctx->acmod);
356     do {
357         skip_bits(gb, 5); //skip dialog normalization
358         if (get_bits1(gb))
359             skip_bits(gb, 8); //skip compression
360         if (get_bits1(gb))
361             skip_bits(gb, 8); //skip language code
362         if (get_bits1(gb))
363             skip_bits(gb, 7); //skip audio production information
364     } while (i--);
365
366     skip_bits(gb, 2); //skip copyright bit and original bitstream bit
367
368     /* FIXME: read & use the xbsi1 downmix levels */
369     if (get_bits1(gb))
370         skip_bits(gb, 14); //skip timecode1
371     if (get_bits1(gb))
372         skip_bits(gb, 14); //skip timecode2
373
374     if (get_bits1(gb)) {
375         i = get_bits(gb, 6); //additional bsi length
376         do {
377             skip_bits(gb, 8);
378         } while(i--);
379     }
380
381     return 0;
382 }
383
384 /**
385  * Decodes the grouped exponents.
386  * This function decodes the coded exponents according to exponent strategy
387  * and stores them in the decoded exponents buffer.
388  *
389  * @param[in]  gb      GetBitContext which points to start of coded exponents
390  * @param[in]  expstr  Exponent coding strategy
391  * @param[in]  ngrps   Number of grouped exponents
392  * @param[in]  absexp  Absolute exponent or DC exponent
393  * @param[out] dexps   Decoded exponents are stored in dexps
394  */
395 static void decode_exponents(GetBitContext *gb, int expstr, int ngrps,
396                              uint8_t absexp, int8_t *dexps)
397 {
398     int i, j, grp, grpsize;
399     int dexp[256];
400     int expacc, prevexp;
401
402     /* unpack groups */
403     grpsize = expstr + (expstr == EXP_D45);
404     for(grp=0,i=0; grp<ngrps; grp++) {
405         expacc = get_bits(gb, 7);
406         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][0];
407         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][1];
408         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][2];
409     }
410
411     /* convert to absolute exps and expand groups */
412     prevexp = absexp;
413     for(i=0; i<ngrps*3; i++) {
414         prevexp = av_clip(prevexp + dexp[i]-2, 0, 24);
415         for(j=0; j<grpsize; j++) {
416             dexps[(i*grpsize)+j] = prevexp;
417         }
418     }
419 }
420
421 typedef struct { /* grouped mantissas for 3-level 5-leve and 11-level quantization */
422     int16_t l3_quantizers[3];
423     int16_t l5_quantizers[3];
424     int16_t l11_quantizers[2];
425     int l3ptr;
426     int l5ptr;
427     int l11ptr;
428 } mant_groups;
429
430 /* Get the transform coefficients for coupling channel and uncouple channels.
431  * The coupling transform coefficients starts at the the cplstrtmant, which is
432  * equal to endmant[ch] for fbw channels. Hence we can uncouple channels before
433  * getting transform coefficients for the channel.
434  */
435 static int get_transform_coeffs_cpling(AC3DecodeContext *ctx, mant_groups *m)
436 {
437     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
438     int ch, start, end, cplbndstrc, bnd, gcode, tbap;
439     float cplcos[5], cplcoeff;
440     uint8_t *exps = ctx->dcplexps;
441     uint8_t *bap = ctx->cplbap;
442
443     cplbndstrc = ctx->cplbndstrc;
444     start = ctx->cplstrtmant;
445     bnd = 0;
446
447     while (start < ctx->cplendmant) {
448         end = start + 12;
449         while (cplbndstrc & 1) {
450             end += 12;
451             cplbndstrc >>= 1;
452         }
453         cplbndstrc >>= 1;
454         for (ch = 0; ch < ctx->nfchans; ch++)
455             cplcos[ch] = ctx->cplco[ch][bnd];
456         bnd++;
457
458         while (start < end) {
459             tbap = bap[start];
460             switch(tbap) {
461                 case 0:
462                     for (ch = 0; ch < ctx->nfchans; ch++)
463                         if (ctx->chincpl[ch]) {
464                             if (ctx->dithflag[ch]) {
465                                 cplcoeff = (av_random(&ctx->dith_state) & 0xFFFF) * scale_factors[exps[start]];
466                                 ctx->transform_coeffs[ch + 1][start] = cplcoeff * cplcos[ch] * LEVEL_MINUS_3DB;
467                             } else
468                                 ctx->transform_coeffs[ch + 1][start] = 0;
469                         }
470                     start++;
471                     continue;
472                 case 1:
473                     if (m->l3ptr > 2) {
474                         gcode = get_bits(gb, 5);
475                         m->l3_quantizers[0] = l3_quantizers_1[gcode];
476                         m->l3_quantizers[1] = l3_quantizers_2[gcode];
477                         m->l3_quantizers[2] = l3_quantizers_3[gcode];
478                         m->l3ptr = 0;
479                     }
480                     cplcoeff = m->l3_quantizers[m->l3ptr++] * scale_factors[exps[start]];
481                     break;
482
483                 case 2:
484                     if (m->l5ptr > 2) {
485                         gcode = get_bits(gb, 7);
486                         m->l5_quantizers[0] = l5_quantizers_1[gcode];
487                         m->l5_quantizers[1] = l5_quantizers_2[gcode];
488                         m->l5_quantizers[2] = l5_quantizers_3[gcode];
489                         m->l5ptr = 0;
490                     }
491                     cplcoeff = m->l5_quantizers[m->l5ptr++] * scale_factors[exps[start]];
492                     break;
493
494                 case 3:
495                     cplcoeff = l7_quantizers[get_bits(gb, 3)] * scale_factors[exps[start]];
496                     break;
497
498                 case 4:
499                     if (m->l11ptr > 1) {
500                         gcode = get_bits(gb, 7);
501                         m->l11_quantizers[0] = l11_quantizers_1[gcode];
502                         m->l11_quantizers[1] = l11_quantizers_2[gcode];
503                         m->l11ptr = 0;
504                     }
505                     cplcoeff = m->l11_quantizers[m->l11ptr++] * scale_factors[exps[start]];
506                     break;
507
508                 case 5:
509                     cplcoeff = l15_quantizers[get_bits(gb, 4)] * scale_factors[exps[start]];
510                     break;
511
512                 default:
513                     cplcoeff = (get_sbits(gb, qntztab[tbap]) << (16 - qntztab[tbap])) * scale_factors[exps[start]];
514             }
515             for (ch = 0; ch < ctx->nfchans; ch++)
516                 if (ctx->chincpl[ch])
517                     ctx->transform_coeffs[ch + 1][start] = cplcoeff * cplcos[ch];
518             start++;
519         }
520     }
521
522     return 0;
523 }
524
525 /* Get the transform coefficients for particular channel */
526 static int get_transform_coeffs_ch(AC3DecodeContext *ctx, int ch_index, mant_groups *m)
527 {
528     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
529     int i, gcode, tbap, dithflag, end;
530     uint8_t *exps;
531     uint8_t *bap;
532     float *coeffs;
533
534     if (ch_index != -1) { /* fbw channels */
535         dithflag = ctx->dithflag[ch_index];
536         exps = ctx->dexps[ch_index];
537         bap = ctx->bap[ch_index];
538         coeffs = ctx->transform_coeffs[ch_index + 1];
539         end = ctx->endmant[ch_index];
540     } else if (ch_index == -1) {
541         dithflag = 0;
542         exps = ctx->dlfeexps;
543         bap = ctx->lfebap;
544         coeffs = ctx->transform_coeffs[0];
545         end = 7;
546     }
547
548
549     for (i = 0; i < end; i++) {
550         tbap = bap[i];
551         switch (tbap) {
552             case 0:
553                 if (!dithflag) {
554                     coeffs[i] = 0;
555                     continue;
556                 }
557                 else {
558                     coeffs[i] = (av_random(&ctx->dith_state) & 0xFFFF) * scale_factors[exps[i]];
559                     coeffs[i] *= LEVEL_MINUS_3DB;
560                     continue;
561                 }
562
563             case 1:
564                 if (m->l3ptr > 2) {
565                     gcode = get_bits(gb, 5);
566                     m->l3_quantizers[0] = l3_quantizers_1[gcode];
567                     m->l3_quantizers[1] = l3_quantizers_2[gcode];
568                     m->l3_quantizers[2] = l3_quantizers_3[gcode];
569                     m->l3ptr = 0;
570                 }
571                 coeffs[i] = m->l3_quantizers[m->l3ptr++] * scale_factors[exps[i]];
572                 continue;
573
574             case 2:
575                 if (m->l5ptr > 2) {
576                     gcode = get_bits(gb, 7);
577                     m->l5_quantizers[0] = l5_quantizers_1[gcode];
578                     m->l5_quantizers[1] = l5_quantizers_2[gcode];
579                     m->l5_quantizers[2] = l5_quantizers_3[gcode];
580                     m->l5ptr = 0;
581                 }
582                 coeffs[i] = m->l5_quantizers[m->l5ptr++] * scale_factors[exps[i]];
583                 continue;
584
585             case 3:
586                 coeffs[i] = l7_quantizers[get_bits(gb, 3)] * scale_factors[exps[i]];
587                 continue;
588
589             case 4:
590                 if (m->l11ptr > 1) {
591                     gcode = get_bits(gb, 7);
592                     m->l11_quantizers[0] = l11_quantizers_1[gcode];
593                     m->l11_quantizers[1] = l11_quantizers_2[gcode];
594                     m->l11ptr = 0;
595                 }
596                 coeffs[i] = m->l11_quantizers[m->l11ptr++] * scale_factors[exps[i]];
597                 continue;
598
599             case 5:
600                 coeffs[i] = l15_quantizers[get_bits(gb, 4)] * scale_factors[exps[i]];
601                 continue;
602
603             default:
604                 coeffs[i] = (get_sbits(gb, qntztab[tbap]) << (16 - qntztab[tbap])) * scale_factors[exps[i]];
605                 continue;
606         }
607     }
608
609     return 0;
610 }
611
612 /* Get the transform coefficients.
613  * This function extracts the tranform coefficients form the ac3 bitstream.
614  * This function is called after bit allocation is performed.
615  */
616 static int get_transform_coeffs(AC3DecodeContext * ctx)
617 {
618     int i, end;
619     int got_cplchan = 0;
620     mant_groups m;
621
622     m.l3ptr = m.l5ptr = m.l11ptr = 3;
623
624     for (i = 0; i < ctx->nfchans; i++) {
625         /* transform coefficients for individual channel */
626         if (get_transform_coeffs_ch(ctx, i, &m))
627             return -1;
628         /* tranform coefficients for coupling channels */
629         if (ctx->chincpl[i])  {
630             if (!got_cplchan) {
631                 if (get_transform_coeffs_cpling(ctx, &m)) {
632                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "error in decoupling channels\n");
633                     return -1;
634                 }
635                 got_cplchan = 1;
636             }
637             end = ctx->cplendmant;
638         } else
639             end = ctx->endmant[i];
640         do
641             ctx->transform_coeffs[i + 1][end] = 0;
642         while(++end < 256);
643     }
644     if (ctx->lfeon) {
645         if (get_transform_coeffs_ch(ctx, -1, &m))
646                 return -1;
647         for (i = 7; i < 256; i++) {
648             ctx->transform_coeffs[0][i] = 0;
649         }
650     }
651
652     return 0;
653 }
654
655 /* Rematrixing routines. */
656 static void do_rematrixing1(AC3DecodeContext *ctx, int start, int end)
657 {
658     float tmp0, tmp1;
659
660     while (start < end) {
661         tmp0 = ctx->transform_coeffs[1][start];
662         tmp1 = ctx->transform_coeffs[2][start];
663         ctx->transform_coeffs[1][start] = tmp0 + tmp1;
664         ctx->transform_coeffs[2][start] = tmp0 - tmp1;
665         start++;
666     }
667 }
668
669 static void do_rematrixing(AC3DecodeContext *ctx)
670 {
671     int bnd1 = 13, bnd2 = 25, bnd3 = 37, bnd4 = 61;
672     int end, bndend;
673
674     end = FFMIN(ctx->endmant[0], ctx->endmant[1]);
675
676     if (ctx->rematflg[0])
677         do_rematrixing1(ctx, bnd1, bnd2);
678
679     if (ctx->rematflg[1])
680         do_rematrixing1(ctx, bnd2, bnd3);
681
682     bndend = bnd4;
683     if (bndend > end) {
684         bndend = end;
685         if (ctx->rematflg[2])
686             do_rematrixing1(ctx, bnd3, bndend);
687     } else {
688         if (ctx->rematflg[2])
689             do_rematrixing1(ctx, bnd3, bnd4);
690         if (ctx->rematflg[3])
691             do_rematrixing1(ctx, bnd4, end);
692     }
693 }
694
695 /* This function performs the imdct on 256 sample transform
696  * coefficients.
697  */
698 static void do_imdct_256(AC3DecodeContext *ctx, int chindex)
699 {
700     int i, k;
701     float x[128];
702     FFTComplex z[2][64];
703     float *o_ptr = ctx->tmp_output;
704
705     for(i=0; i<2; i++) {
706         /* de-interleave coefficients */
707         for(k=0; k<128; k++) {
708             x[k] = ctx->transform_coeffs[chindex][2*k+i];
709         }
710
711         /* run standard IMDCT */
712         ctx->imdct_256.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_256, o_ptr, x, ctx->tmp_imdct);
713
714         /* reverse the post-rotation & reordering from standard IMDCT */
715         for(k=0; k<32; k++) {
716             z[i][32+k].re = -o_ptr[128+2*k];
717             z[i][32+k].im = -o_ptr[2*k];
718             z[i][31-k].re =  o_ptr[2*k+1];
719             z[i][31-k].im =  o_ptr[128+2*k+1];
720         }
721     }
722
723     /* apply AC-3 post-rotation & reordering */
724     for(k=0; k<64; k++) {
725         o_ptr[    2*k  ] = -z[0][   k].im;
726         o_ptr[    2*k+1] =  z[0][63-k].re;
727         o_ptr[128+2*k  ] = -z[0][   k].re;
728         o_ptr[128+2*k+1] =  z[0][63-k].im;
729         o_ptr[256+2*k  ] = -z[1][   k].re;
730         o_ptr[256+2*k+1] =  z[1][63-k].im;
731         o_ptr[384+2*k  ] =  z[1][   k].im;
732         o_ptr[384+2*k+1] = -z[1][63-k].re;
733     }
734 }
735
736 /* IMDCT Transform. */
737 static inline void do_imdct(AC3DecodeContext *ctx)
738 {
739     int ch;
740
741     if (ctx->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) {
742         ctx->imdct_512.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_512, ctx->tmp_output,
743                                       ctx->transform_coeffs[0], ctx->tmp_imdct);
744         ctx->dsp.vector_fmul_add_add(ctx->output[0], ctx->tmp_output,
745                                      ctx->window, ctx->delay[0], 384, 256, 1);
746         ctx->dsp.vector_fmul_reverse(ctx->delay[0], ctx->tmp_output+256,
747                                      ctx->window, 256);
748     }
749     for (ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
750         if (ctx->blksw[ch-1])
751             do_imdct_256(ctx, ch);
752         else
753             ctx->imdct_512.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_512, ctx->tmp_output,
754                                           ctx->transform_coeffs[ch],
755                                           ctx->tmp_imdct);
756
757         ctx->dsp.vector_fmul_add_add(ctx->output[ch], ctx->tmp_output,
758                                      ctx->window, ctx->delay[ch], 384, 256, 1);
759         ctx->dsp.vector_fmul_reverse(ctx->delay[ch], ctx->tmp_output+256,
760                                      ctx->window, 256);
761     }
762 }
763
764 /* Parse the audio block from ac3 bitstream.
765  * This function extract the audio block from the ac3 bitstream
766  * and produces the output for the block. This function must
767  * be called for each of the six audio block in the ac3 bitstream.
768  */
769 static int ac3_parse_audio_block(AC3DecodeContext *ctx, int blk)
770 {
771     int nfchans = ctx->nfchans;
772     int acmod = ctx->acmod;
773     int i, bnd, rbnd, seg, grpsize, ch;
774     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
775     int bit_alloc_flags = 0;
776     int8_t *dexps;
777     int mstrcplco, cplcoexp, cplcomant;
778     int dynrng, chbwcod, ngrps, cplabsexp, skipl;
779
780     for (i = 0; i < nfchans; i++) /*block switch flag */
781         ctx->blksw[i] = get_bits1(gb);
782
783     for (i = 0; i < nfchans; i++) /* dithering flag */
784         ctx->dithflag[i] = get_bits1(gb);
785
786     if (get_bits1(gb)) { /* dynamic range */
787         dynrng = get_sbits(gb, 8);
788         ctx->dynrng = ((((dynrng & 0x1f) | 0x20) << 13) * scale_factors[3 - (dynrng >> 5)]);
789     } else if(blk == 0) {
790         ctx->dynrng = 1.0;
791     }
792
793     if(acmod == AC3_ACMOD_DUALMONO) { /* dynamic range 1+1 mode */
794         if(get_bits1(gb)) {
795             dynrng = get_sbits(gb, 8);
796             ctx->dynrng2 = ((((dynrng & 0x1f) | 0x20) << 13) * scale_factors[3 - (dynrng >> 5)]);
797         } else if(blk == 0) {
798             ctx->dynrng2 = 1.0;
799         }
800     }
801
802     if (get_bits1(gb)) { /* coupling strategy */
803         ctx->cplinu = get_bits1(gb);
804         ctx->cplbndstrc = 0;
805         if (ctx->cplinu) { /* coupling in use */
806             for (i = 0; i < nfchans; i++)
807                 ctx->chincpl[i] = get_bits1(gb);
808
809             if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO)
810                 ctx->phsflginu = get_bits1(gb); //phase flag in use
811
812             ctx->cplbegf = get_bits(gb, 4);
813             ctx->cplendf = get_bits(gb, 4);
814
815             if (3 + ctx->cplendf - ctx->cplbegf < 0) {
816                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "cplendf = %d < cplbegf = %d\n", ctx->cplendf, ctx->cplbegf);
817                 return -1;
818             }
819
820             ctx->ncplbnd = ctx->ncplsubnd = 3 + ctx->cplendf - ctx->cplbegf;
821             ctx->cplstrtmant = ctx->cplbegf * 12 + 37;
822             ctx->cplendmant = ctx->cplendf * 12 + 73;
823             for (i = 0; i < ctx->ncplsubnd - 1; i++) /* coupling band structure */
824                 if (get_bits1(gb)) {
825                     ctx->cplbndstrc |= 1 << i;
826                     ctx->ncplbnd--;
827                 }
828         } else {
829             for (i = 0; i < nfchans; i++)
830                 ctx->chincpl[i] = 0;
831         }
832     }
833
834     if (ctx->cplinu) {
835         ctx->cplcoe = 0;
836
837         for (i = 0; i < nfchans; i++)
838             if (ctx->chincpl[i])
839                 if (get_bits1(gb)) { /* coupling co-ordinates */
840                     ctx->cplcoe |= 1 << i;
841                     mstrcplco = 3 * get_bits(gb, 2);
842                     for (bnd = 0; bnd < ctx->ncplbnd; bnd++) {
843                         cplcoexp = get_bits(gb, 4);
844                         cplcomant = get_bits(gb, 4);
845                         if (cplcoexp == 15)
846                             cplcomant <<= 14;
847                         else
848                             cplcomant = (cplcomant | 0x10) << 13;
849                         ctx->cplco[i][bnd] = cplcomant * scale_factors[cplcoexp + mstrcplco];
850                     }
851                 }
852
853         if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO && ctx->phsflginu && (ctx->cplcoe & 1 || ctx->cplcoe & 2))
854             for (bnd = 0; bnd < ctx->ncplbnd; bnd++)
855                 if (get_bits1(gb))
856                     ctx->cplco[1][bnd] = -ctx->cplco[1][bnd];
857     }
858
859     if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO) {/* rematrixing */
860         ctx->rematstr = get_bits1(gb);
861         if (ctx->rematstr) {
862             if (!(ctx->cplinu) || ctx->cplbegf > 2)
863                 for (rbnd = 0; rbnd < 4; rbnd++)
864                     ctx->rematflg[rbnd] = get_bits1(gb);
865             if (ctx->cplbegf > 0 && ctx->cplbegf <= 2 && ctx->cplinu)
866                 for (rbnd = 0; rbnd < 3; rbnd++)
867                     ctx->rematflg[rbnd] = get_bits1(gb);
868             if (ctx->cplbegf == 0 && ctx->cplinu)
869                 for (rbnd = 0; rbnd < 2; rbnd++)
870                     ctx->rematflg[rbnd] = get_bits1(gb);
871         }
872     }
873
874     ctx->cplexpstr = EXP_REUSE;
875     ctx->lfeexpstr = EXP_REUSE;
876     if (ctx->cplinu) /* coupling exponent strategy */
877         ctx->cplexpstr = get_bits(gb, 2);
878     for (i = 0; i < nfchans; i++)  /* channel exponent strategy */
879         ctx->chexpstr[i] = get_bits(gb, 2);
880     if (ctx->lfeon)  /* lfe exponent strategy */
881         ctx->lfeexpstr = get_bits1(gb);
882
883     for (i = 0; i < nfchans; i++) /* channel bandwidth code */
884         if (ctx->chexpstr[i] != EXP_REUSE) {
885             if (ctx->chincpl[i])
886                 ctx->endmant[i] = ctx->cplstrtmant;
887             else {
888                 chbwcod = get_bits(gb, 6);
889                 if (chbwcod > 60) {
890                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "chbwcod = %d > 60", chbwcod);
891                     return -1;
892                 }
893                 ctx->endmant[i] = chbwcod * 3 + 73;
894             }
895         }
896
897     if (ctx->cplexpstr != EXP_REUSE) {/* coupling exponents */
898         bit_alloc_flags = 64;
899         cplabsexp = get_bits(gb, 4) << 1;
900         ngrps = (ctx->cplendmant - ctx->cplstrtmant) / (3 << (ctx->cplexpstr - 1));
901         decode_exponents(gb, ctx->cplexpstr, ngrps, cplabsexp, ctx->dcplexps + ctx->cplstrtmant);
902     }
903
904     for (i = 0; i < nfchans; i++) /* fbw channel exponents */
905         if (ctx->chexpstr[i] != EXP_REUSE) {
906             bit_alloc_flags |= 1 << i;
907             grpsize = 3 << (ctx->chexpstr[i] - 1);
908             ngrps = (ctx->endmant[i] + grpsize - 4) / grpsize;
909             dexps = ctx->dexps[i];
910             dexps[0] = get_bits(gb, 4);
911             decode_exponents(gb, ctx->chexpstr[i], ngrps, dexps[0], dexps + 1);
912             skip_bits(gb, 2); /* skip gainrng */
913         }
914
915     if (ctx->lfeexpstr != EXP_REUSE) { /* lfe exponents */
916         bit_alloc_flags |= 32;
917         ctx->dlfeexps[0] = get_bits(gb, 4);
918         decode_exponents(gb, ctx->lfeexpstr, 2, ctx->dlfeexps[0], ctx->dlfeexps + 1);
919     }
920
921     if (get_bits1(gb)) { /* bit allocation information */
922         bit_alloc_flags = 127;
923         ctx->bit_alloc_params.sdecay = ff_sdecaytab[get_bits(gb, 2)];
924         ctx->bit_alloc_params.fdecay = ff_fdecaytab[get_bits(gb, 2)];
925         ctx->bit_alloc_params.sgain  = ff_sgaintab[get_bits(gb, 2)];
926         ctx->bit_alloc_params.dbknee = ff_dbkneetab[get_bits(gb, 2)];
927         ctx->bit_alloc_params.floor  = ff_floortab[get_bits(gb, 3)];
928     }
929
930     if (get_bits1(gb)) { /* snroffset */
931         int csnr;
932         bit_alloc_flags = 127;
933         csnr = (get_bits(gb, 6) - 15) << 4;
934         if (ctx->cplinu) { /* coupling fine snr offset and fast gain code */
935             ctx->cplsnroffst = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
936             ctx->cplfgain = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
937         }
938         for (i = 0; i < nfchans; i++) { /* channel fine snr offset and fast gain code */
939             ctx->snroffst[i] = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
940             ctx->fgain[i] = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
941         }
942         if (ctx->lfeon) { /* lfe fine snr offset and fast gain code */
943             ctx->lfesnroffst = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
944             ctx->lfefgain = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
945         }
946     }
947
948     if (ctx->cplinu && get_bits1(gb)) { /* coupling leak information */
949         bit_alloc_flags |= 64;
950         ctx->bit_alloc_params.cplfleak = get_bits(gb, 3);
951         ctx->bit_alloc_params.cplsleak = get_bits(gb, 3);
952     }
953
954     if (get_bits1(gb)) { /* delta bit allocation information */
955         bit_alloc_flags = 127;
956
957         if (ctx->cplinu) {
958             ctx->cpldeltbae = get_bits(gb, 2);
959             if (ctx->cpldeltbae == DBA_RESERVED) {
960                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "coupling delta bit allocation strategy reserved\n");
961                 return -1;
962             }
963         }
964
965         for (i = 0; i < nfchans; i++) {
966             ctx->deltbae[i] = get_bits(gb, 2);
967             if (ctx->deltbae[i] == DBA_RESERVED) {
968                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "delta bit allocation strategy reserved\n");
969                 return -1;
970             }
971         }
972
973         if (ctx->cplinu)
974             if (ctx->cpldeltbae == DBA_NEW) { /*coupling delta offset, len and bit allocation */
975                 ctx->cpldeltnseg = get_bits(gb, 3);
976                 for (seg = 0; seg <= ctx->cpldeltnseg; seg++) {
977                     ctx->cpldeltoffst[seg] = get_bits(gb, 5);
978                     ctx->cpldeltlen[seg] = get_bits(gb, 4);
979                     ctx->cpldeltba[seg] = get_bits(gb, 3);
980                 }
981             }
982
983         for (i = 0; i < nfchans; i++)
984             if (ctx->deltbae[i] == DBA_NEW) {/*channel delta offset, len and bit allocation */
985                 ctx->deltnseg[i] = get_bits(gb, 3);
986                 for (seg = 0; seg <= ctx->deltnseg[i]; seg++) {
987                     ctx->deltoffst[i][seg] = get_bits(gb, 5);
988                     ctx->deltlen[i][seg] = get_bits(gb, 4);
989                     ctx->deltba[i][seg] = get_bits(gb, 3);
990                 }
991             }
992     } else if(blk == 0) {
993         if(ctx->cplinu)
994             ctx->cpldeltbae = DBA_NONE;
995         for(i=0; i<nfchans; i++) {
996             ctx->deltbae[i] = DBA_NONE;
997         }
998     }
999
1000     if (bit_alloc_flags) {
1001         if (ctx->cplinu && (bit_alloc_flags & 64))
1002             ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params, ctx->cplbap,
1003                                           ctx->dcplexps, ctx->cplstrtmant,
1004                                           ctx->cplendmant, ctx->cplsnroffst,
1005                                           ctx->cplfgain, 0,
1006                                           ctx->cpldeltbae, ctx->cpldeltnseg,
1007                                           ctx->cpldeltoffst, ctx->cpldeltlen,
1008                                           ctx->cpldeltba);
1009         for (i = 0; i < nfchans; i++)
1010             if ((bit_alloc_flags >> i) & 1)
1011                 ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params,
1012                                               ctx->bap[i], ctx->dexps[i], 0,
1013                                               ctx->endmant[i], ctx->snroffst[i],
1014                                               ctx->fgain[i], 0, ctx->deltbae[i],
1015                                               ctx->deltnseg[i], ctx->deltoffst[i],
1016                                               ctx->deltlen[i], ctx->deltba[i]);
1017         if (ctx->lfeon && (bit_alloc_flags & 32))
1018             ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params, ctx->lfebap,
1019                                           ctx->dlfeexps, 0, 7, ctx->lfesnroffst,
1020                                           ctx->lfefgain, 1,
1021                                           DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL);
1022     }
1023
1024     if (get_bits1(gb)) { /* unused dummy data */
1025         skipl = get_bits(gb, 9);
1026         while(skipl--)
1027             skip_bits(gb, 8);
1028     }
1029     /* unpack the transform coefficients
1030      * * this also uncouples channels if coupling is in use.
1031      */
1032     if (get_transform_coeffs(ctx)) {
1033         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error in routine get_transform_coeffs\n");
1034         return -1;
1035     }
1036
1037     /* recover coefficients if rematrixing is in use */
1038     if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_STEREO)
1039         do_rematrixing(ctx);
1040
1041     /* apply scaling to coefficients (headroom, dynrng) */
1042     if(ctx->lfeon) {
1043         for(i=0; i<7; i++) {
1044             ctx->transform_coeffs[0][i] *= 2.0f * ctx->dynrng;
1045         }
1046     }
1047     for(ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
1048         float gain = 2.0f;
1049         if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_DUALMONO && ch == 2) {
1050             gain *= ctx->dynrng2;
1051         } else {
1052             gain *= ctx->dynrng;
1053         }
1054         for(i=0; i<ctx->endmant[ch-1]; i++) {
1055             ctx->transform_coeffs[ch][i] *= gain;
1056         }
1057     }
1058
1059     do_imdct(ctx);
1060
1061     return 0;
1062 }
1063
1064 static inline int16_t convert(int32_t i)
1065 {
1066     if (i > 0x43c07fff)
1067         return 32767;
1068     else if (i <= 0x43bf8000)
1069         return -32768;
1070     else
1071         return (i - 0x43c00000);
1072 }
1073
1074 /* Decode ac3 frame.
1075  *
1076  * @param avctx Pointer to AVCodecContext
1077  * @param data Pointer to pcm smaples
1078  * @param data_size Set to number of pcm samples produced by decoding
1079  * @param buf Data to be decoded
1080  * @param buf_size Size of the buffer
1081  */
1082 static int ac3_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data, int *data_size, uint8_t *buf, int buf_size)
1083 {
1084     AC3DecodeContext *ctx = (AC3DecodeContext *)avctx->priv_data;
1085     int16_t *out_samples = (int16_t *)data;
1086     int i, j, k, start;
1087     int32_t *int_ptr[6];
1088
1089     for (i = 0; i < 6; i++)
1090         int_ptr[i] = (int32_t *)(&ctx->output[i]);
1091
1092     //Initialize the GetBitContext with the start of valid AC3 Frame.
1093     init_get_bits(&ctx->gb, buf, buf_size * 8);
1094
1095     //Parse the syncinfo.
1096     if (ac3_parse_header(ctx)) {
1097         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "\n");
1098         *data_size = 0;
1099         return buf_size;
1100     }
1101
1102     avctx->sample_rate = ctx->sampling_rate;
1103     avctx->bit_rate = ctx->bit_rate;
1104
1105     /* channel config */
1106     if (avctx->channels == 0) {
1107         avctx->channels = ctx->out_channels;
1108     }
1109     if(avctx->channels != ctx->out_channels) {
1110         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot mix AC3 to %d channels.\n",
1111                avctx->channels);
1112         return -1;
1113     }
1114
1115     //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);
1116
1117     //Parse the Audio Blocks.
1118     for (i = 0; i < NB_BLOCKS; i++) {
1119         if (ac3_parse_audio_block(ctx, i)) {
1120             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error parsing the audio block\n");
1121             *data_size = 0;
1122             return ctx->frame_size;
1123         }
1124         start = (ctx->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) ? 0 : 1;
1125         for (k = 0; k < BLOCK_SIZE; k++)
1126             for (j = start; j <= ctx->nfchans; j++)
1127                 *(out_samples++) = convert(int_ptr[j][k]);
1128     }
1129     *data_size = NB_BLOCKS * BLOCK_SIZE * avctx->channels * sizeof (int16_t);
1130     return ctx->frame_size;
1131 }
1132
1133 /* Uninitialize ac3 decoder.
1134  */
1135 static int ac3_decode_end(AVCodecContext *avctx)
1136 {
1137     AC3DecodeContext *ctx = (AC3DecodeContext *)avctx->priv_data;
1138     ff_mdct_end(&ctx->imdct_512);
1139     ff_mdct_end(&ctx->imdct_256);
1140
1141     return 0;
1142 }
1143
1144 AVCodec ac3_decoder = {
1145     .name = "ac3",
1146     .type = CODEC_TYPE_AUDIO,
1147     .id = CODEC_ID_AC3,
1148     .priv_data_size = sizeof (AC3DecodeContext),
1149     .init = ac3_decode_init,
1150     .close = ac3_decode_end,
1151     .decode = ac3_decode_frame,
1152 };
1153