git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/ac3enc.c

   1 /*
   2  * The simplest AC-3 encoder
   3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard
   4  * Copyright (c) 2006-2010 Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
   5  * Copyright (c) 2006-2010 Prakash Punnoor <prakash@punnoor.de>
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 /**
  25  * @file
  26  * The simplest AC-3 encoder.
  27  */
  28
  29 #include <stdint.h>
  30
  31 #include "libavutil/attributes.h"
  32 #include "libavutil/avassert.h"
  33 #include "libavutil/avstring.h"
  34 #include "libavutil/channel_layout.h"
  35 #include "libavutil/crc.h"
  36 #include "libavutil/internal.h"
  37 #include "libavutil/opt.h"
  38 #include "avcodec.h"
  39 #include "internal.h"
  40 #include "me_cmp.h"
  41 #include "put_bits.h"
  42 #include "audiodsp.h"
  43 #include "ac3dsp.h"
  44 #include "ac3.h"
  45 #include "fft.h"
  46 #include "ac3enc.h"
  47 #include "eac3enc.h"
  48
  49 typedef struct AC3Mant {
  50     int16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
  51     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
  52 } AC3Mant;
  53
  54 #define CMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
  55 static const float cmixlev_options[CMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  56     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB
  57 };
  58
  59 #define SURMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
  60 static const float surmixlev_options[SURMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  61     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
  62 };
  63
  64 #define EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS 8
  65 static const float extmixlev_options[EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  66     LEVEL_PLUS_3DB,  LEVEL_PLUS_1POINT5DB,  LEVEL_ONE,       LEVEL_MINUS_1POINT5DB,
  67     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
  68 };
  69
  70
  71 /**
  72  * LUT for number of exponent groups.
  73  * exponent_group_tab[coupling][exponent strategy-1][number of coefficients]
  74  */
  75 static uint8_t exponent_group_tab[2][3][256];
  76
  77
  78 /**
  79  * List of supported channel layouts.
  80  */
  81 const uint64_t ff_ac3_channel_layouts[19] = {
  82      AV_CH_LAYOUT_MONO,
  83      AV_CH_LAYOUT_STEREO,
  84      AV_CH_LAYOUT_2_1,
  85      AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
  86      AV_CH_LAYOUT_2_2,
  87      AV_CH_LAYOUT_QUAD,
  88      AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
  89      AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
  90      AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
  91     (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  92     (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  93     (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  94     (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  95     (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  96     (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  97     (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  98      AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
  99      AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
 100      0
 101 };
 102
 103
 104 /**
 105  * LUT to select the bandwidth code based on the bit rate, sample rate, and
 106  * number of full-bandwidth channels.
 107  * bandwidth_tab[fbw_channels-1][sample rate code][bit rate code]
 108  */
 109 static const uint8_t ac3_bandwidth_tab[5][3][19] = {
 110 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
 111
 112     { {  0,  0,  0, 12, 16, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 113       {  0,  0,  0, 16, 20, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 114       {  0,  0,  0, 32, 40, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 115
 116     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 117       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 24, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 118       {  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 44, 52, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 119
 120     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 24, 32, 40, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 121       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 20, 28, 36, 44, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 122       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 40, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 123
 124     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 125       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 126       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 32, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 127
 128     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  8, 20, 32, 40, 48, 48, 48, 48 },
 129       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 36, 44, 56, 56, 56, 56 },
 130       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 28, 44, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } }
 131 };
 132
 133
 134 /**
 135  * LUT to select the coupling start band based on the bit rate, sample rate, and
 136  * number of full-bandwidth channels. -1 = coupling off
 137  * ac3_coupling_start_tab[channel_mode-2][sample rate code][bit rate code]
 138  *
 139  * TODO: more testing for optimal parameters.
 140  *       multi-channel tests at 44.1kHz and 32kHz.
 141  */
 142 static const int8_t ac3_coupling_start_tab[6][3][19] = {
 143 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
 144
 145     // 2/0
 146     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  1,  7,  8, 11, 12, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
 147       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  3,  5,  7, 10, 12, 13, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
 148       {  0,  0,  0,  0,  1,  2,  2,  9, 13, 15, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 149
 150     // 3/0
 151     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 152       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 153       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 154
 155     // 2/1 - untested
 156     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 157       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 158       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 159
 160     // 3/1
 161     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 162       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 163       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 164
 165     // 2/2 - untested
 166     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 167       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 168       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 169
 170     // 3/2
 171     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
 172       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
 173       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 174 };
 175
 176
 177 /**
 178  * Adjust the frame size to make the average bit rate match the target bit rate.
 179  * This is only needed for 11025, 22050, and 44100 sample rates or any E-AC-3.
 180  *
 181  * @param s  AC-3 encoder private context
 182  */
 183 void ff_ac3_adjust_frame_size(AC3EncodeContext *s)
 184 {
 185     while (s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
 186         s->bits_written    -= s->bit_rate;
 187         s->samples_written -= s->sample_rate;
 188     }
 189     s->frame_size = s->frame_size_min +
 190                     2 * (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
 191     s->bits_written    += s->frame_size * 8;
 192     s->samples_written += AC3_BLOCK_SIZE * s->num_blocks;
 193 }
 194
 195
 196 /**
 197  * Set the initial coupling strategy parameters prior to coupling analysis.
 198  *
 199  * @param s  AC-3 encoder private context
 200  */
 201 void ff_ac3_compute_coupling_strategy(AC3EncodeContext *s)
 202 {
 203     int blk, ch;
 204     int got_cpl_snr;
 205     int num_cpl_blocks;
 206
 207     /* set coupling use flags for each block/channel */
 208     /* TODO: turn coupling on/off and adjust start band based on bit usage */
 209     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 210         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 211         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 212             block->channel_in_cpl[ch] = s->cpl_on;
 213     }
 214
 215     /* enable coupling for each block if at least 2 channels have coupling
 216        enabled for that block */
 217     got_cpl_snr = 0;
 218     num_cpl_blocks = 0;
 219     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 220         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 221         block->num_cpl_channels = 0;
 222         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 223             block->num_cpl_channels += block->channel_in_cpl[ch];
 224         block->cpl_in_use = block->num_cpl_channels > 1;
 225         num_cpl_blocks += block->cpl_in_use;
 226         if (!block->cpl_in_use) {
 227             block->num_cpl_channels = 0;
 228             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 229                 block->channel_in_cpl[ch] = 0;
 230         }
 231
 232         block->new_cpl_strategy = !blk;
 233         if (blk) {
 234             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 235                 if (block->channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
 236                     block->new_cpl_strategy = 1;
 237                     break;
 238                 }
 239             }
 240         }
 241         block->new_cpl_leak = block->new_cpl_strategy;
 242
 243         if (!blk || (block->cpl_in_use && !got_cpl_snr)) {
 244             block->new_snr_offsets = 1;
 245             if (block->cpl_in_use)
 246                 got_cpl_snr = 1;
 247         } else {
 248             block->new_snr_offsets = 0;
 249         }
 250     }
 251     if (!num_cpl_blocks)
 252         s->cpl_on = 0;
 253
 254     /* set bandwidth for each channel */
 255     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 256         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 257         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 258             if (block->channel_in_cpl[ch])
 259                 block->end_freq[ch] = s->start_freq[CPL_CH];
 260             else
 261                 block->end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
 262         }
 263     }
 264 }
 265
 266
 267 /**
 268  * Apply stereo rematrixing to coefficients based on rematrixing flags.
 269  *
 270  * @param s  AC-3 encoder private context
 271  */
 272 void ff_ac3_apply_rematrixing(AC3EncodeContext *s)
 273 {
 274     int nb_coefs;
 275     int blk, bnd, i;
 276     int start, end;
 277     uint8_t *flags = NULL;
 278
 279     if (!s->rematrixing_enabled)
 280         return;
 281
 282     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 283         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 284         if (block->new_rematrixing_strategy)
 285             flags = block->rematrixing_flags;
 286         nb_coefs = FFMIN(block->end_freq[1], block->end_freq[2]);
 287         for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++) {
 288             if (flags[bnd]) {
 289                 start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
 290                 end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
 291                 for (i = start; i < end; i++) {
 292                     int32_t lt = block->fixed_coef[1][i];
 293                     int32_t rt = block->fixed_coef[2][i];
 294                     block->fixed_coef[1][i] = (lt + rt) >> 1;
 295                     block->fixed_coef[2][i] = (lt - rt) >> 1;
 296                 }
 297             }
 298         }
 299     }
 300 }
 301
 302
 303 /*
 304  * Initialize exponent tables.
 305  */
 306 static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
 307 {
 308     int expstr, i, grpsize;
 309
 310     for (expstr = EXP_D15-1; expstr <= EXP_D45-1; expstr++) {
 311         grpsize = 3 << expstr;
 312         for (i = 12; i < 256; i++) {
 313             exponent_group_tab[0][expstr][i] = (i + grpsize - 4) / grpsize;
 314             exponent_group_tab[1][expstr][i] = (i              ) / grpsize;
 315         }
 316     }
 317     /* LFE */
 318     exponent_group_tab[0][0][7] = 2;
 319
 320     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
 321         ff_eac3_exponent_init();
 322 }
 323
 324
 325 /*
 326  * Extract exponents from the MDCT coefficients.
 327  */
 328 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
 329 {
 330     int ch        = !s->cpl_on;
 331     int chan_size = AC3_MAX_COEFS * s->num_blocks * (s->channels - ch + 1);
 332     AC3Block *block = &s->blocks[0];
 333
 334     s->ac3dsp.extract_exponents(block->exp[ch], block->fixed_coef[ch], chan_size);
 335 }
 336
 337
 338 /**
 339  * Exponent Difference Threshold.
 340  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
 341  */
 342 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 500
 343
 344 /**
 345  * Table used to select exponent strategy based on exponent reuse block interval.
 346  */
 347 static const uint8_t exp_strategy_reuse_tab[4][6] = {
 348     { EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 349     { EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 350     { EXP_D25, EXP_D25, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 351     { EXP_D45, EXP_D25, EXP_D25, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 }
 352 };
 353
 354 /*
 355  * Calculate exponent strategies for all channels.
 356  * Array arrangement is reversed to simplify the per-channel calculation.
 357  */
 358 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
 359 {
 360     int ch, blk, blk1;
 361
 362     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 363         uint8_t *exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
 364         uint8_t *exp          = s->blocks[0].exp[ch];
 365         int exp_diff;
 366
 367         /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
 368            reused in the next frame */
 369         exp_strategy[0] = EXP_NEW;
 370         exp += AC3_MAX_COEFS;
 371         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++, exp += AC3_MAX_COEFS) {
 372             if (ch == CPL_CH) {
 373                 if (!s->blocks[blk-1].cpl_in_use) {
 374                     exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 375                     continue;
 376                 } else if (!s->blocks[blk].cpl_in_use) {
 377                     exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 378                     continue;
 379                 }
 380             } else if (s->blocks[blk].channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
 381                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 382                 continue;
 383             }
 384             exp_diff = s->mecc.sad[0](NULL, exp, exp - AC3_MAX_COEFS, 16, 16);
 385             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 386             if (ch == CPL_CH && exp_diff > (EXP_DIFF_THRESHOLD * (s->blocks[blk].end_freq[ch] - s->start_freq[ch]) / AC3_MAX_COEFS))
 387                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 388             else if (ch > CPL_CH && exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
 389                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 390         }
 391
 392         /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
 393            recoded, we use a coarse encoding */
 394         blk = 0;
 395         while (blk < s->num_blocks) {
 396             blk1 = blk + 1;
 397             while (blk1 < s->num_blocks && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
 398                 blk1++;
 399             exp_strategy[blk] = exp_strategy_reuse_tab[s->num_blks_code][blk1-blk-1];
 400             blk = blk1;
 401         }
 402     }
 403     if (s->lfe_on) {
 404         ch = s->lfe_channel;
 405         s->exp_strategy[ch][0] = EXP_D15;
 406         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++)
 407             s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
 408     }
 409
 410     /* for E-AC-3, determine frame exponent strategy */
 411     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
 412         ff_eac3_get_frame_exp_strategy(s);
 413 }
 414
 415
 416 /**
 417  * Update the exponents so that they are the ones the decoder will decode.
 418  *
 419  * @param[in,out] exp   array of exponents for 1 block in 1 channel
 420  * @param nb_exps       number of exponents in active bandwidth
 421  * @param exp_strategy  exponent strategy for the block
 422  * @param cpl           indicates if the block is in the coupling channel
 423  */
 424 static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp, int nb_exps, int exp_strategy,
 425                                     int cpl)
 426 {
 427     int nb_groups, i, k;
 428
 429     nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_exps] * 3;
 430
 431     /* for each group, compute the minimum exponent */
 432     switch(exp_strategy) {
 433     case EXP_D25:
 434         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
 435             uint8_t exp_min = exp[k];
 436             if (exp[k+1] < exp_min)
 437                 exp_min = exp[k+1];
 438             exp[i-cpl] = exp_min;
 439             k += 2;
 440         }
 441         break;
 442     case EXP_D45:
 443         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
 444             uint8_t exp_min = exp[k];
 445             if (exp[k+1] < exp_min)
 446                 exp_min = exp[k+1];
 447             if (exp[k+2] < exp_min)
 448                 exp_min = exp[k+2];
 449             if (exp[k+3] < exp_min)
 450                 exp_min = exp[k+3];
 451             exp[i-cpl] = exp_min;
 452             k += 4;
 453         }
 454         break;
 455     }
 456
 457     /* constraint for DC exponent */
 458     if (!cpl && exp[0] > 15)
 459         exp[0] = 15;
 460
 461     /* decrease the delta between each groups to within 2 so that they can be
 462        differentially encoded */
 463     for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
 464         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i-1] + 2);
 465     i--;
 466     while (--i >= 0)
 467         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i+1] + 2);
 468
 469     if (cpl)
 470         exp[-1] = exp[0] & ~1;
 471
 472     /* now we have the exponent values the decoder will see */
 473     switch (exp_strategy) {
 474     case EXP_D25:
 475         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 2)-cpl; i > 0; i--) {
 476             uint8_t exp1 = exp[i-cpl];
 477             exp[k--] = exp1;
 478             exp[k--] = exp1;
 479         }
 480         break;
 481     case EXP_D45:
 482         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 4)-cpl; i > 0; i--) {
 483             exp[k] = exp[k-1] = exp[k-2] = exp[k-3] = exp[i-cpl];
 484             k -= 4;
 485         }
 486         break;
 487     }
 488 }
 489
 490
 491 /*
 492  * Encode exponents from original extracted form to what the decoder will see.
 493  * This copies and groups exponents based on exponent strategy and reduces
 494  * deltas between adjacent exponent groups so that they can be differentially
 495  * encoded.
 496  */
 497 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
 498 {
 499     int blk, blk1, ch, cpl;
 500     uint8_t *exp, *exp_strategy;
 501     int nb_coefs, num_reuse_blocks;
 502
 503     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++) {
 504         exp          = s->blocks[0].exp[ch] + s->start_freq[ch];
 505         exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
 506
 507         cpl = (ch == CPL_CH);
 508         blk = 0;
 509         while (blk < s->num_blocks) {
 510             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 511             if (cpl && !block->cpl_in_use) {
 512                 exp += AC3_MAX_COEFS;
 513                 blk++;
 514                 continue;
 515             }
 516             nb_coefs = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
 517             blk1 = blk + 1;
 518
 519             /* count the number of EXP_REUSE blocks after the current block
 520                and set exponent reference block numbers */
 521             s->exp_ref_block[ch][blk] = blk;
 522             while (blk1 < s->num_blocks && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE) {
 523                 s->exp_ref_block[ch][blk1] = blk;
 524                 blk1++;
 525             }
 526             num_reuse_blocks = blk1 - blk - 1;
 527
 528             /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
 529             s->ac3dsp.ac3_exponent_min(exp-s->start_freq[ch], num_reuse_blocks,
 530                                        AC3_MAX_COEFS);
 531
 532             encode_exponents_blk_ch(exp, nb_coefs, exp_strategy[blk], cpl);
 533
 534             exp += AC3_MAX_COEFS * (num_reuse_blocks + 1);
 535             blk = blk1;
 536         }
 537     }
 538
 539     /* reference block numbers have been changed, so reset ref_bap_set */
 540     s->ref_bap_set = 0;
 541 }
 542
 543
 544 /*
 545  * Count exponent bits based on bandwidth, coupling, and exponent strategies.
 546  */
 547 static int count_exponent_bits(AC3EncodeContext *s)
 548 {
 549     int blk, ch;
 550     int nb_groups, bit_count;
 551
 552     bit_count = 0;
 553     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 554         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 555         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 556             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
 557             int cpl          = (ch == CPL_CH);
 558             int nb_coefs     = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
 559
 560             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
 561                 continue;
 562
 563             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_coefs];
 564             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
 565         }
 566     }
 567
 568     return bit_count;
 569 }
 570
 571
 572 /**
 573  * Group exponents.
 574  * 3 delta-encoded exponents are in each 7-bit group. The number of groups
 575  * varies depending on exponent strategy and bandwidth.
 576  *
 577  * @param s  AC-3 encoder private context
 578  */
 579 void ff_ac3_group_exponents(AC3EncodeContext *s)
 580 {
 581     int blk, ch, i, cpl;
 582     int group_size, nb_groups;
 583     uint8_t *p;
 584     int delta0, delta1, delta2;
 585     int exp0, exp1;
 586
 587     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 588         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 589         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 590             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
 591             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
 592                 continue;
 593             cpl = (ch == CPL_CH);
 594             group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
 595             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
 596             p = block->exp[ch] + s->start_freq[ch] - cpl;
 597
 598             /* DC exponent */
 599             exp1 = *p++;
 600             block->grouped_exp[ch][0] = exp1;
 601
 602             /* remaining exponents are delta encoded */
 603             for (i = 1; i <= nb_groups; i++) {
 604                 /* merge three delta in one code */
 605                 exp0   = exp1;
 606                 exp1   = p[0];
 607                 p     += group_size;
 608                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
 609                 av_assert2(delta0 >= 0 && delta0 <= 4);
 610
 611                 exp0   = exp1;
 612                 exp1   = p[0];
 613                 p     += group_size;
 614                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
 615                 av_assert2(delta1 >= 0 && delta1 <= 4);
 616
 617                 exp0   = exp1;
 618                 exp1   = p[0];
 619                 p     += group_size;
 620                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
 621                 av_assert2(delta2 >= 0 && delta2 <= 4);
 622
 623                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
 624             }
 625         }
 626     }
 627 }
 628
 629
 630 /**
 631  * Calculate final exponents from the supplied MDCT coefficients and exponent shift.
 632  * Extract exponents from MDCT coefficients, calculate exponent strategies,
 633  * and encode final exponents.
 634  *
 635  * @param s  AC-3 encoder private context
 636  */
 637 void ff_ac3_process_exponents(AC3EncodeContext *s)
 638 {
 639     extract_exponents(s);
 640
 641     compute_exp_strategy(s);
 642
 643     encode_exponents(s);
 644
 645     emms_c();
 646 }
 647
 648
 649 /*
 650  * Count frame bits that are based solely on fixed parameters.
 651  * This only has to be run once when the encoder is initialized.
 652  */
 653 static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
 654 {
 655     static const uint8_t frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
 656     int blk;
 657     int frame_bits;
 658
 659     /* assumptions:
 660      *   no dynamic range codes
 661      *   bit allocation parameters do not change between blocks
 662      *   no delta bit allocation
 663      *   no skipped data
 664      *   no auxiliary data
 665      *   no E-AC-3 metadata
 666      */
 667
 668     /* header */
 669     frame_bits = 16; /* sync info */
 670     if (s->eac3) {
 671         /* bitstream info header */
 672         frame_bits += 35;
 673         frame_bits += 1 + 1;
 674         if (s->num_blocks != 0x6)
 675             frame_bits++;
 676         frame_bits++;
 677         /* audio frame header */
 678         if (s->num_blocks == 6)
 679             frame_bits += 2;
 680         frame_bits += 10;
 681         /* exponent strategy */
 682         if (s->use_frame_exp_strategy)
 683             frame_bits += 5 * s->fbw_channels;
 684         else
 685             frame_bits += s->num_blocks * 2 * s->fbw_channels;
 686         if (s->lfe_on)
 687             frame_bits += s->num_blocks;
 688         /* converter exponent strategy */
 689         if (s->num_blks_code != 0x3)
 690             frame_bits++;
 691         else
 692             frame_bits += s->fbw_channels * 5;
 693         /* snr offsets */
 694         frame_bits += 10;
 695         /* block start info */
 696         if (s->num_blocks != 1)
 697             frame_bits++;
 698     } else {
 699         frame_bits += 49;
 700         frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
 701     }
 702
 703     /* audio blocks */
 704     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 705         if (!s->eac3) {
 706             /* block switch flags */
 707             frame_bits += s->fbw_channels;
 708
 709             /* dither flags */
 710             frame_bits += s->fbw_channels;
 711         }
 712
 713         /* dynamic range */
 714         frame_bits++;
 715
 716         /* spectral extension */
 717         if (s->eac3)
 718             frame_bits++;
 719
 720         if (!s->eac3) {
 721             /* exponent strategy */
 722             frame_bits += 2 * s->fbw_channels;
 723             if (s->lfe_on)
 724                 frame_bits++;
 725
 726             /* bit allocation params */
 727             frame_bits++;
 728             if (!blk)
 729                 frame_bits += 2 + 2 + 2 + 2 + 3;
 730         }
 731
 732         /* converter snr offset */
 733         if (s->eac3)
 734             frame_bits++;
 735
 736         if (!s->eac3) {
 737             /* delta bit allocation */
 738             frame_bits++;
 739
 740             /* skipped data */
 741             frame_bits++;
 742         }
 743     }
 744
 745     /* auxiliary data */
 746     frame_bits++;
 747
 748     /* CRC */
 749     frame_bits += 1 + 16;
 750
 751     s->frame_bits_fixed = frame_bits;
 752 }
 753
 754
 755 /*
 756  * Initialize bit allocation.
 757  * Set default parameter codes and calculate parameter values.
 758  */
 759 static av_cold void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
 760 {
 761     int ch;
 762
 763     /* init default parameters */
 764     s->slow_decay_code = 2;
 765     s->fast_decay_code = 1;
 766     s->slow_gain_code  = 1;
 767     s->db_per_bit_code = s->eac3 ? 2 : 3;
 768     s->floor_code      = 7;
 769     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++)
 770         s->fast_gain_code[ch] = 4;
 771
 772     /* initial snr offset */
 773     s->coarse_snr_offset = 40;
 774
 775     /* compute real values */
 776     /* currently none of these values change during encoding, so we can just
 777        set them once at initialization */
 778     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 779     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 780     s->bit_alloc.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
 781     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
 782     s->bit_alloc.floor      = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
 783     s->bit_alloc.cpl_fast_leak = 0;
 784     s->bit_alloc.cpl_slow_leak = 0;
 785
 786     count_frame_bits_fixed(s);
 787 }
 788
 789
 790 /*
 791  * Count the bits used to encode the frame, minus exponents and mantissas.
 792  * Bits based on fixed parameters have already been counted, so now we just
 793  * have to add the bits based on parameters that change during encoding.
 794  */
 795 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
 796 {
 797     AC3EncOptions *opt = &s->options;
 798     int blk, ch;
 799     int frame_bits = 0;
 800
 801     /* header */
 802     if (s->eac3) {
 803         if (opt->eac3_mixing_metadata) {
 804             if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_STEREO)
 805                 frame_bits += 2;
 806             if (s->has_center)
 807                 frame_bits += 6;
 808             if (s->has_surround)
 809                 frame_bits += 6;
 810             frame_bits += s->lfe_on;
 811             frame_bits += 1 + 1 + 2;
 812             if (s->channel_mode < AC3_CHMODE_STEREO)
 813                 frame_bits++;
 814             frame_bits++;
 815         }
 816         if (opt->eac3_info_metadata) {
 817             frame_bits += 3 + 1 + 1;
 818             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 819                 frame_bits += 2 + 2;
 820             if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R)
 821                 frame_bits += 2;
 822             frame_bits++;
 823             if (opt->audio_production_info)
 824                 frame_bits += 5 + 2 + 1;
 825             frame_bits++;
 826         }
 827         /* coupling */
 828         if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
 829             frame_bits++;
 830             for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++) {
 831                 AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 832                 frame_bits++;
 833                 if (block->new_cpl_strategy)
 834                     frame_bits++;
 835             }
 836         }
 837         /* coupling exponent strategy */
 838         if (s->cpl_on) {
 839             if (s->use_frame_exp_strategy) {
 840                 frame_bits += 5 * s->cpl_on;
 841             } else {
 842                 for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
 843                     frame_bits += 2 * s->blocks[blk].cpl_in_use;
 844             }
 845         }
 846     } else {
 847         if (opt->audio_production_info)
 848             frame_bits += 7;
 849         if (s->bitstream_id == 6) {
 850             if (opt->extended_bsi_1)
 851                 frame_bits += 14;
 852             if (opt->extended_bsi_2)
 853                 frame_bits += 14;
 854         }
 855     }
 856
 857     /* audio blocks */
 858     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 859         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 860
 861         /* coupling strategy */
 862         if (!s->eac3)
 863             frame_bits++;
 864         if (block->new_cpl_strategy) {
 865             if (!s->eac3)
 866                 frame_bits++;
 867             if (block->cpl_in_use) {
 868                 if (s->eac3)
 869                     frame_bits++;
 870                 if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO)
 871                     frame_bits += s->fbw_channels;
 872                 if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 873                     frame_bits++;
 874                 frame_bits += 4 + 4;
 875                 if (s->eac3)
 876                     frame_bits++;
 877                 else
 878                     frame_bits += s->num_cpl_subbands - 1;
 879             }
 880         }
 881
 882         /* coupling coordinates */
 883         if (block->cpl_in_use) {
 884             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 885                 if (block->channel_in_cpl[ch]) {
 886                     if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords[ch] != 2)
 887                         frame_bits++;
 888                     if (block->new_cpl_coords[ch]) {
 889                         frame_bits += 2;
 890                         frame_bits += (4 + 4) * s->num_cpl_bands;
 891                     }
 892                 }
 893             }
 894         }
 895
 896         /* stereo rematrixing */
 897         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
 898             if (!s->eac3 || blk > 0)
 899                 frame_bits++;
 900             if (s->blocks[blk].new_rematrixing_strategy)
 901                 frame_bits += block->num_rematrixing_bands;
 902         }
 903
 904         /* bandwidth codes & gain range */
 905         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 906             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
 907                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
 908                     frame_bits += 6;
 909                 frame_bits += 2;
 910             }
 911         }
 912
 913         /* coupling exponent strategy */
 914         if (!s->eac3 && block->cpl_in_use)
 915             frame_bits += 2;
 916
 917         /* snr offsets and fast gain codes */
 918         if (!s->eac3) {
 919             frame_bits++;
 920             if (block->new_snr_offsets)
 921                 frame_bits += 6 + (s->channels + block->cpl_in_use) * (4 + 3);
 922         }
 923
 924         /* coupling leak info */
 925         if (block->cpl_in_use) {
 926             if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
 927                 frame_bits++;
 928             if (block->new_cpl_leak)
 929                 frame_bits += 3 + 3;
 930         }
 931     }
 932
 933     s->frame_bits = s->frame_bits_fixed + frame_bits;
 934 }
 935
 936
 937 /*
 938  * Calculate masking curve based on the final exponents.
 939  * Also calculate the power spectral densities to use in future calculations.
 940  */
 941 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
 942 {
 943     int blk, ch;
 944
 945     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 946         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 947         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 948             /* We only need psd and mask for calculating bap.
 949                Since we currently do not calculate bap when exponent
 950                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
 951             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
 952                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], s->start_freq[ch],
 953                                           block->end_freq[ch], block->psd[ch],
 954                                           block->band_psd[ch]);
 955                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, block->band_psd[ch],
 956                                            s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
 957                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
 958                                            ch == s->lfe_channel,
 959                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
 960                                            block->mask[ch]);
 961             }
 962         }
 963     }
 964 }
 965
 966
 967 /*
 968  * Ensure that bap for each block and channel point to the current bap_buffer.
 969  * They may have been switched during the bit allocation search.
 970  */
 971 static void reset_block_bap(AC3EncodeContext *s)
 972 {
 973     int blk, ch;
 974     uint8_t *ref_bap;
 975
 976     if (s->ref_bap[0][0] == s->bap_buffer && s->ref_bap_set)
 977         return;
 978
 979     ref_bap = s->bap_buffer;
 980     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++) {
 981         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
 982             s->ref_bap[ch][blk] = ref_bap + AC3_MAX_COEFS * s->exp_ref_block[ch][blk];
 983         ref_bap += AC3_MAX_COEFS * s->num_blocks;
 984     }
 985     s->ref_bap_set = 1;
 986 }
 987
 988
 989 /**
 990  * Initialize mantissa counts.
 991  * These are set so that they are padded to the next whole group size when bits
 992  * are counted in compute_mantissa_size.
 993  *
 994  * @param[in,out] mant_cnt  running counts for each bap value for each block
 995  */
 996 static void count_mantissa_bits_init(uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16])
 997 {
 998     int blk;
 999
1000     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1001         memset(mant_cnt[blk], 0, sizeof(mant_cnt[blk]));
1002         mant_cnt[blk][1] = mant_cnt[blk][2] = 2;
1003         mant_cnt[blk][4] = 1;
1004     }
1005 }
1006
1007
1008 /**
1009  * Update mantissa bit counts for all blocks in 1 channel in a given bandwidth
1010  * range.
1011  *
1012  * @param s                 AC-3 encoder private context
1013  * @param ch                channel index
1014  * @param[in,out] mant_cnt  running counts for each bap value for each block
1015  * @param start             starting coefficient bin
1016  * @param end               ending coefficient bin
1017  */
1018 static void count_mantissa_bits_update_ch(AC3EncodeContext *s, int ch,
1019                                           uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16],
1020                                           int start, int end)
1021 {
1022     int blk;
1023
1024     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1025         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1026         if (ch == CPL_CH && !block->cpl_in_use)
1027             continue;
1028         s->ac3dsp.update_bap_counts(mant_cnt[blk],
1029                                     s->ref_bap[ch][blk] + start,
1030                                     FFMIN(end, block->end_freq[ch]) - start);
1031     }
1032 }
1033
1034
1035 /*
1036  * Count the number of mantissa bits in the frame based on the bap values.
1037  */
1038 static int count_mantissa_bits(AC3EncodeContext *s)
1039 {
1040     int ch, max_end_freq;
1041     LOCAL_ALIGNED_16(uint16_t, mant_cnt, [AC3_MAX_BLOCKS], [16]);
1042
1043     count_mantissa_bits_init(mant_cnt);
1044
1045     max_end_freq = s->bandwidth_code * 3 + 73;
1046     for (ch = !s->cpl_enabled; ch <= s->channels; ch++)
1047         count_mantissa_bits_update_ch(s, ch, mant_cnt, s->start_freq[ch],
1048                                       max_end_freq);
1049
1050     return s->ac3dsp.compute_mantissa_size(mant_cnt);
1051 }
1052
1053
1054 /**
1055  * Run the bit allocation with a given SNR offset.
1056  * This calculates the bit allocation pointers that will be used to determine
1057  * the quantization of each mantissa.
1058  *
1059  * @param s           AC-3 encoder private context
1060  * @param snr_offset  SNR offset, 0 to 1023
1061  * @return the number of bits needed for mantissas if the given SNR offset is
1062  *         is used.
1063  */
1064 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
1065 {
1066     int blk, ch;
1067
1068     snr_offset = (snr_offset - 240) * 4;
1069
1070     reset_block_bap(s);
1071     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1072         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1073
1074         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1075             /* Currently the only bit allocation parameters which vary across
1076                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
1077                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
1078                whenever we reuse exponents. */
1079             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1080                 s->ac3dsp.bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch],
1081                                              s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
1082                                              snr_offset, s->bit_alloc.floor,
1083                                              ff_ac3_bap_tab, s->ref_bap[ch][blk]);
1084             }
1085         }
1086     }
1087     return count_mantissa_bits(s);
1088 }
1089
1090
1091 /*
1092  * Constant bitrate bit allocation search.
1093  * Find the largest SNR offset that will allow data to fit in the frame.
1094  */
1095 static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1096 {
1097     int ch;
1098     int bits_left;
1099     int snr_offset, snr_incr;
1100
1101     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
1102     if (bits_left < 0)
1103         return AVERROR(EINVAL);
1104
1105     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
1106
1107     /* if previous frame SNR offset was 1023, check if current frame can also
1108        use SNR offset of 1023. if so, skip the search. */
1109     if ((snr_offset | s->fine_snr_offset[1]) == 1023) {
1110         if (bit_alloc(s, 1023) <= bits_left)
1111             return 0;
1112     }
1113
1114     while (snr_offset >= 0 &&
1115            bit_alloc(s, snr_offset) > bits_left) {
1116         snr_offset -= 64;
1117     }
1118     if (snr_offset < 0)
1119         return AVERROR(EINVAL);
1120
1121     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1122     for (snr_incr = 64; snr_incr > 0; snr_incr >>= 2) {
1123         while (snr_offset + snr_incr <= 1023 &&
1124                bit_alloc(s, snr_offset + snr_incr) <= bits_left) {
1125             snr_offset += snr_incr;
1126             FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1127         }
1128     }
1129     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1130     reset_block_bap(s);
1131
1132     s->coarse_snr_offset = snr_offset >> 4;
1133     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++)
1134         s->fine_snr_offset[ch] = snr_offset & 0xF;
1135
1136     return 0;
1137 }
1138
1139
1140 /*
1141  * Perform bit allocation search.
1142  * Finds the SNR offset value that maximizes quality and fits in the specified
1143  * frame size.  Output is the SNR offset and a set of bit allocation pointers
1144  * used to quantize the mantissas.
1145  */
1146 int ff_ac3_compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1147 {
1148     count_frame_bits(s);
1149
1150     s->exponent_bits = count_exponent_bits(s);
1151
1152     bit_alloc_masking(s);
1153
1154     return cbr_bit_allocation(s);
1155 }
1156
1157
1158 /**
1159  * Symmetric quantization on 'levels' levels.
1160  *
1161  * @param c       unquantized coefficient
1162  * @param e       exponent
1163  * @param levels  number of quantization levels
1164  * @return        quantized coefficient
1165  */
1166 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
1167 {
1168     int v = (((levels * c) >> (24 - e)) + levels) >> 1;
1169     av_assert2(v >= 0 && v < levels);
1170     return v;
1171 }
1172
1173
1174 /**
1175  * Asymmetric quantization on 2^qbits levels.
1176  *
1177  * @param c      unquantized coefficient
1178  * @param e      exponent
1179  * @param qbits  number of quantization bits
1180  * @return       quantized coefficient
1181  */
1182 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
1183 {
1184     int m;
1185
1186     c = (((c * (1<<e)) >> (24 - qbits)) + 1) >> 1;
1187     m = (1 << (qbits-1));
1188     if (c >= m)
1189         c = m - 1;
1190     av_assert2(c >= -m);
1191     return c;
1192 }
1193
1194
1195 /**
1196  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
1197  *
1198  * @param s           Mantissa count context
1199  * @param fixed_coef  unquantized fixed-point coefficients
1200  * @param exp         exponents
1201  * @param bap         bit allocation pointer indices
1202  * @param[out] qmant  quantized coefficients
1203  * @param start_freq  starting coefficient bin
1204  * @param end_freq    ending coefficient bin
1205  */
1206 static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3Mant *s, int32_t *fixed_coef,
1207                                       uint8_t *exp, uint8_t *bap,
1208                                       int16_t *qmant, int start_freq,
1209                                       int end_freq)
1210 {
1211     int i;
1212
1213     for (i = start_freq; i < end_freq; i++) {
1214         int c = fixed_coef[i];
1215         int e = exp[i];
1216         int v = bap[i];
1217         if (v)
1218         switch (v) {
1219         case 1:
1220             v = sym_quant(c, e, 3);
1221             switch (s->mant1_cnt) {
1222             case 0:
1223                 s->qmant1_ptr = &qmant[i];
1224                 v = 9 * v;
1225                 s->mant1_cnt = 1;
1226                 break;
1227             case 1:
1228                 *s->qmant1_ptr += 3 * v;
1229                 s->mant1_cnt = 2;
1230                 v = 128;
1231                 break;
1232             default:
1233                 *s->qmant1_ptr += v;
1234                 s->mant1_cnt = 0;
1235                 v = 128;
1236                 break;
1237             }
1238             break;
1239         case 2:
1240             v = sym_quant(c, e, 5);
1241             switch (s->mant2_cnt) {
1242             case 0:
1243                 s->qmant2_ptr = &qmant[i];
1244                 v = 25 * v;
1245                 s->mant2_cnt = 1;
1246                 break;
1247             case 1:
1248                 *s->qmant2_ptr += 5 * v;
1249                 s->mant2_cnt = 2;
1250                 v = 128;
1251                 break;
1252             default:
1253                 *s->qmant2_ptr += v;
1254                 s->mant2_cnt = 0;
1255                 v = 128;
1256                 break;
1257             }
1258             break;
1259         case 3:
1260             v = sym_quant(c, e, 7);
1261             break;
1262         case 4:
1263             v = sym_quant(c, e, 11);
1264             switch (s->mant4_cnt) {
1265             case 0:
1266                 s->qmant4_ptr = &qmant[i];
1267                 v = 11 * v;
1268                 s->mant4_cnt = 1;
1269                 break;
1270             default:
1271                 *s->qmant4_ptr += v;
1272                 s->mant4_cnt = 0;
1273                 v = 128;
1274                 break;
1275             }
1276             break;
1277         case 5:
1278             v = sym_quant(c, e, 15);
1279             break;
1280         case 14:
1281             v = asym_quant(c, e, 14);
1282             break;
1283         case 15:
1284             v = asym_quant(c, e, 16);
1285             break;
1286         default:
1287             v = asym_quant(c, e, v - 1);
1288             break;
1289         }
1290         qmant[i] = v;
1291     }
1292 }
1293
1294
1295 /**
1296  * Quantize mantissas using coefficients, exponents, and bit allocation pointers.
1297  *
1298  * @param s  AC-3 encoder private context
1299  */
1300 void ff_ac3_quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
1301 {
1302     int blk, ch, ch0=0, got_cpl;
1303
1304     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1305         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1306         AC3Mant m = { 0 };
1307
1308         got_cpl = !block->cpl_in_use;
1309         for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1310             if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1311                 ch0     = ch - 1;
1312                 ch      = CPL_CH;
1313                 got_cpl = 1;
1314             }
1315             quantize_mantissas_blk_ch(&m, block->fixed_coef[ch],
1316                                       s->blocks[s->exp_ref_block[ch][blk]].exp[ch],
1317                                       s->ref_bap[ch][blk], block->qmant[ch],
1318                                       s->start_freq[ch], block->end_freq[ch]);
1319             if (ch == CPL_CH)
1320                 ch = ch0;
1321         }
1322     }
1323 }
1324
1325
1326 /*
1327  * Write the AC-3 frame header to the output bitstream.
1328  */
1329 static void ac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1330 {
1331     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1332
1333     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
1334     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
1335     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
1336     put_bits(&s->pb, 6,  s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min) / 2);
1337     put_bits(&s->pb, 5,  s->bitstream_id);
1338     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
1339     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
1340     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
1341         put_bits(&s->pb, 2, s->center_mix_level);
1342     if (s->channel_mode & 0x04)
1343         put_bits(&s->pb, 2, s->surround_mix_level);
1344     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1345         put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_mode);
1346     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
1347     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);
1348     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
1349     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
1350     put_bits(&s->pb, 1, opt->audio_production_info);
1351     if (opt->audio_production_info) {
1352         put_bits(&s->pb, 5, opt->mixing_level - 80);
1353         put_bits(&s->pb, 2, opt->room_type);
1354     }
1355     put_bits(&s->pb, 1, opt->copyright);
1356     put_bits(&s->pb, 1, opt->original);
1357     if (s->bitstream_id == 6) {
1358         /* alternate bit stream syntax */
1359         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_1);
1360         if (opt->extended_bsi_1) {
1361             put_bits(&s->pb, 2, opt->preferred_stereo_downmix);
1362             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_center_mix_level);
1363             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_surround_mix_level);
1364             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_center_mix_level);
1365             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_surround_mix_level);
1366         }
1367         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_2);
1368         if (opt->extended_bsi_2) {
1369             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_ex_mode);
1370             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_headphone_mode);
1371             put_bits(&s->pb, 1, opt->ad_converter_type);
1372             put_bits(&s->pb, 9, 0);     /* xbsi2 and encinfo : reserved */
1373         }
1374     } else {
1375     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
1376     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
1377     }
1378     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
1379 }
1380
1381
1382 /*
1383  * Write one audio block to the output bitstream.
1384  */
1385 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int blk)
1386 {
1387     int ch, i, baie, bnd, got_cpl, av_uninit(ch0);
1388     AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1389
1390     /* block switching */
1391     if (!s->eac3) {
1392         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1393             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1394     }
1395
1396     /* dither flags */
1397     if (!s->eac3) {
1398         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1399             put_bits(&s->pb, 1, 1);
1400     }
1401
1402     /* dynamic range codes */
1403     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1404
1405     /* spectral extension */
1406     if (s->eac3)
1407         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1408
1409     /* channel coupling */
1410     if (!s->eac3)
1411         put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
1412     if (block->new_cpl_strategy) {
1413         if (!s->eac3)
1414             put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
1415         if (block->cpl_in_use) {
1416             int start_sub, end_sub;
1417             if (s->eac3)
1418                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* enhanced coupling */
1419             if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO) {
1420                 for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1421                     put_bits(&s->pb, 1, block->channel_in_cpl[ch]);
1422             }
1423             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1424                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* phase flags in use */
1425             start_sub = (s->start_freq[CPL_CH] - 37) / 12;
1426             end_sub   = (s->cpl_end_freq       - 37) / 12;
1427             put_bits(&s->pb, 4, start_sub);
1428             put_bits(&s->pb, 4, end_sub - 3);
1429             /* coupling band structure */
1430             if (s->eac3) {
1431                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* use default */
1432             } else {
1433                 for (bnd = start_sub+1; bnd < end_sub; bnd++)
1434                     put_bits(&s->pb, 1, ff_eac3_default_cpl_band_struct[bnd]);
1435             }
1436         }
1437     }
1438
1439     /* coupling coordinates */
1440     if (block->cpl_in_use) {
1441         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1442             if (block->channel_in_cpl[ch]) {
1443                 if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords[ch] != 2)
1444                     put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_coords[ch]);
1445                 if (block->new_cpl_coords[ch]) {
1446                     put_bits(&s->pb, 2, block->cpl_master_exp[ch]);
1447                     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
1448                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_exp [ch][bnd]);
1449                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_mant[ch][bnd]);
1450                     }
1451                 }
1452             }
1453         }
1454     }
1455
1456     /* stereo rematrixing */
1457     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1458         if (!s->eac3 || blk > 0)
1459             put_bits(&s->pb, 1, block->new_rematrixing_strategy);
1460         if (block->new_rematrixing_strategy) {
1461             /* rematrixing flags */
1462             for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++)
1463                 put_bits(&s->pb, 1, block->rematrixing_flags[bnd]);
1464         }
1465     }
1466
1467     /* exponent strategy */
1468     if (!s->eac3) {
1469         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1470             put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
1471         if (s->lfe_on)
1472             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
1473     }
1474
1475     /* bandwidth */
1476     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1477         if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE && !block->channel_in_cpl[ch])
1478             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code);
1479     }
1480
1481     /* exponents */
1482     for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1483         int nb_groups;
1484         int cpl = (ch == CPL_CH);
1485
1486         if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE)
1487             continue;
1488
1489         /* DC exponent */
1490         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0] >> cpl);
1491
1492         /* exponent groups */
1493         nb_groups = exponent_group_tab[cpl][s->exp_strategy[ch][blk]-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
1494         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
1495             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
1496
1497         /* gain range info */
1498         if (ch != s->lfe_channel && !cpl)
1499             put_bits(&s->pb, 2, 0);
1500     }
1501
1502     /* bit allocation info */
1503     if (!s->eac3) {
1504         baie = (blk == 0);
1505         put_bits(&s->pb, 1, baie);
1506         if (baie) {
1507             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
1508             put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
1509             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
1510             put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
1511             put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
1512         }
1513     }
1514
1515     /* snr offset */
1516     if (!s->eac3) {
1517         put_bits(&s->pb, 1, block->new_snr_offsets);
1518         if (block->new_snr_offsets) {
1519             put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
1520             for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1521                 put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
1522                 put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
1523             }
1524         }
1525     } else {
1526         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no converter snr offset */
1527     }
1528
1529     /* coupling leak */
1530     if (block->cpl_in_use) {
1531         if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
1532             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_leak);
1533         if (block->new_cpl_leak) {
1534             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_fast_leak);
1535             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_slow_leak);
1536         }
1537     }
1538
1539     if (!s->eac3) {
1540         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
1541         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
1542     }
1543
1544     /* mantissas */
1545     got_cpl = !block->cpl_in_use;
1546     for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1547         int b, q;
1548
1549         if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1550             ch0     = ch - 1;
1551             ch      = CPL_CH;
1552             got_cpl = 1;
1553         }
1554         for (i = s->start_freq[ch]; i < block->end_freq[ch]; i++) {
1555             q = block->qmant[ch][i];
1556             b = s->ref_bap[ch][blk][i];
1557             switch (b) {
1558             case 0:                                          break;
1559             case 1: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   5, q); break;
1560             case 2: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   7, q); break;
1561             case 3:               put_sbits(&s->pb,   3, q); break;
1562             case 4: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   7, q); break;
1563             case 14:              put_sbits(&s->pb,  14, q); break;
1564             case 15:              put_sbits(&s->pb,  16, q); break;
1565             default:              put_sbits(&s->pb, b-1, q); break;
1566             }
1567         }
1568         if (ch == CPL_CH)
1569             ch = ch0;
1570     }
1571 }
1572
1573
1574 /** CRC-16 Polynomial */
1575 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1576
1577
1578 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1579 {
1580     unsigned int c;
1581
1582     c = 0;
1583     while (a) {
1584         if (a & 1)
1585             c ^= b;
1586         a = a >> 1;
1587         b = b << 1;
1588         if (b & (1 << 16))
1589             b ^= poly;
1590     }
1591     return c;
1592 }
1593
1594
1595 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1596 {
1597     unsigned int r;
1598     r = 1;
1599     while (n) {
1600         if (n & 1)
1601             r = mul_poly(r, a, poly);
1602         a = mul_poly(a, a, poly);
1603         n >>= 1;
1604     }
1605     return r;
1606 }
1607
1608
1609 /*
1610  * Fill the end of the frame with 0's and compute the two CRCs.
1611  */
1612 static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1613 {
1614     const AVCRC *crc_ctx = av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI);
1615     int frame_size_58, pad_bytes, crc1, crc2_partial, crc2, crc_inv;
1616     uint8_t *frame;
1617
1618     frame_size_58 = ((s->frame_size >> 2) + (s->frame_size >> 4)) << 1;
1619
1620     /* pad the remainder of the frame with zeros */
1621     av_assert2(s->frame_size * 8 - put_bits_count(&s->pb) >= 18);
1622     flush_put_bits(&s->pb);
1623     frame = s->pb.buf;
1624     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
1625     av_assert2(pad_bytes >= 0);
1626     if (pad_bytes > 0)
1627         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
1628
1629     if (s->eac3) {
1630         /* compute crc2 */
1631         crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + 2, s->frame_size - 5);
1632     } else {
1633     /* compute crc1 */
1634     /* this is not so easy because it is at the beginning of the data... */
1635     crc1    = av_bswap16(av_crc(crc_ctx, 0, frame + 4, frame_size_58 - 4));
1636     crc_inv = s->crc_inv[s->frame_size > s->frame_size_min];
1637     crc1    = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1638     AV_WB16(frame + 2, crc1);
1639
1640     /* compute crc2 */
1641     crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + frame_size_58,
1642                           s->frame_size - frame_size_58 - 3);
1643     }
1644     crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1645     /* ensure crc2 does not match sync word by flipping crcrsv bit if needed */
1646     if (crc2 == 0x770B) {
1647         frame[s->frame_size - 3] ^= 0x1;
1648         crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1649     }
1650     crc2 = av_bswap16(crc2);
1651     AV_WB16(frame + s->frame_size - 2, crc2);
1652 }
1653
1654
1655 /**
1656  * Write the frame to the output bitstream.
1657  *
1658  * @param s      AC-3 encoder private context
1659  * @param frame  output data buffer
1660  */
1661 void ff_ac3_output_frame(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
1662 {
1663     int blk;
1664
1665     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
1666
1667     s->output_frame_header(s);
1668
1669     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
1670         output_audio_block(s, blk);
1671
1672     output_frame_end(s);
1673 }
1674
1675
1676 static void dprint_options(AC3EncodeContext *s)
1677 {
1678 #ifdef DEBUG
1679     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1680     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1681     char strbuf[32];
1682
1683     switch (s->bitstream_id) {
1684     case  6:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (alt syntax)",       32); break;
1685     case  8:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (standard)",         32); break;
1686     case  9:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet half-rate)",   32); break;
1687     case 10:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet quater-rate)", 32); break;
1688     case 16:  av_strlcpy(strbuf, "E-AC-3 (enhanced)",       32); break;
1689     default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR");
1690     }
1691     ff_dlog(avctx, "bitstream_id: %s (%d)\n", strbuf, s->bitstream_id);
1692     ff_dlog(avctx, "sample_fmt: %s\n", av_get_sample_fmt_name(avctx->sample_fmt));
1693     av_get_channel_layout_string(strbuf, 32, s->channels, avctx->channel_layout);
1694     ff_dlog(avctx, "channel_layout: %s\n", strbuf);
1695     ff_dlog(avctx, "sample_rate: %d\n", s->sample_rate);
1696     ff_dlog(avctx, "bit_rate: %d\n", s->bit_rate);
1697     ff_dlog(avctx, "blocks/frame: %d (code=%d)\n", s->num_blocks, s->num_blks_code);
1698     if (s->cutoff)
1699         ff_dlog(avctx, "cutoff: %d\n", s->cutoff);
1700
1701     ff_dlog(avctx, "per_frame_metadata: %s\n",
1702             opt->allow_per_frame_metadata?"on":"off");
1703     if (s->has_center)
1704         ff_dlog(avctx, "center_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->center_mix_level,
1705                 s->center_mix_level);
1706     else
1707         ff_dlog(avctx, "center_mixlev: {not written}\n");
1708     if (s->has_surround)
1709         ff_dlog(avctx, "surround_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->surround_mix_level,
1710                 s->surround_mix_level);
1711     else
1712         ff_dlog(avctx, "surround_mixlev: {not written}\n");
1713     if (opt->audio_production_info) {
1714         ff_dlog(avctx, "mixing_level: %ddB\n", opt->mixing_level);
1715         switch (opt->room_type) {
1716         case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1717         case AC3ENC_OPT_LARGE_ROOM:    av_strlcpy(strbuf, "large", 32);        break;
1718         case AC3ENC_OPT_SMALL_ROOM:    av_strlcpy(strbuf, "small", 32);        break;
1719         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->room_type);
1720         }
1721         ff_dlog(avctx, "room_type: %s\n", strbuf);
1722     } else {
1723         ff_dlog(avctx, "mixing_level: {not written}\n");
1724         ff_dlog(avctx, "room_type: {not written}\n");
1725     }
1726     ff_dlog(avctx, "copyright: %s\n", opt->copyright?"on":"off");
1727     ff_dlog(avctx, "dialnorm: %ddB\n", opt->dialogue_level);
1728     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1729         switch (opt->dolby_surround_mode) {
1730         case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1731         case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1732         case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1733         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_mode);
1734         }
1735         ff_dlog(avctx, "dsur_mode: %s\n", strbuf);
1736     } else {
1737         ff_dlog(avctx, "dsur_mode: {not written}\n");
1738     }
1739     ff_dlog(avctx, "original: %s\n", opt->original?"on":"off");
1740
1741     if (s->bitstream_id == 6) {
1742         if (opt->extended_bsi_1) {
1743             switch (opt->preferred_stereo_downmix) {
1744             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1745             case AC3ENC_OPT_DOWNMIX_LTRT:  av_strlcpy(strbuf, "ltrt", 32);         break;
1746             case AC3ENC_OPT_DOWNMIX_LORO:  av_strlcpy(strbuf, "loro", 32);         break;
1747             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->preferred_stereo_downmix);
1748             }
1749             ff_dlog(avctx, "dmix_mode: %s\n", strbuf);
1750             ff_dlog(avctx, "ltrt_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1751                     opt->ltrt_center_mix_level, s->ltrt_center_mix_level);
1752             ff_dlog(avctx, "ltrt_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1753                     opt->ltrt_surround_mix_level, s->ltrt_surround_mix_level);
1754             ff_dlog(avctx, "loro_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1755                     opt->loro_center_mix_level, s->loro_center_mix_level);
1756             ff_dlog(avctx, "loro_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1757                     opt->loro_surround_mix_level, s->loro_surround_mix_level);
1758         } else {
1759             ff_dlog(avctx, "extended bitstream info 1: {not written}\n");
1760         }
1761         if (opt->extended_bsi_2) {
1762             switch (opt->dolby_surround_ex_mode) {
1763             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1764             case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1765             case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1766             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_ex_mode);
1767             }
1768             ff_dlog(avctx, "dsurex_mode: %s\n", strbuf);
1769             switch (opt->dolby_headphone_mode) {
1770             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1771             case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1772             case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1773             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_headphone_mode);
1774             }
1775             ff_dlog(avctx, "dheadphone_mode: %s\n", strbuf);
1776
1777             switch (opt->ad_converter_type) {
1778             case AC3ENC_OPT_ADCONV_STANDARD: av_strlcpy(strbuf, "standard", 32); break;
1779             case AC3ENC_OPT_ADCONV_HDCD:     av_strlcpy(strbuf, "hdcd", 32);     break;
1780             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->ad_converter_type);
1781             }
1782             ff_dlog(avctx, "ad_conv_type: %s\n", strbuf);
1783         } else {
1784             ff_dlog(avctx, "extended bitstream info 2: {not written}\n");
1785         }
1786     }
1787 #endif
1788 }
1789
1790
1791 #define FLT_OPTION_THRESHOLD 0.01
1792
1793 static int validate_float_option(float v, const float *v_list, int v_list_size)
1794 {
1795     int i;
1796
1797     for (i = 0; i < v_list_size; i++) {
1798         if (v < (v_list[i] + FLT_OPTION_THRESHOLD) &&
1799             v > (v_list[i] - FLT_OPTION_THRESHOLD))
1800             break;
1801     }
1802     if (i == v_list_size)
1803         return AVERROR(EINVAL);
1804
1805     return i;
1806 }
1807
1808
1809 static void validate_mix_level(void *log_ctx, const char *opt_name,
1810                                float *opt_param, const float *list,
1811                                int list_size, int default_value, int min_value,
1812                                int *ctx_param)
1813 {
1814     int mixlev = validate_float_option(*opt_param, list, list_size);
1815     if (mixlev < min_value) {
1816         mixlev = default_value;
1817         if (*opt_param >= 0.0) {
1818             av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "requested %s is not valid. using "
1819                    "default value: %0.3f\n", opt_name, list[mixlev]);
1820         }
1821     }
1822     *opt_param = list[mixlev];
1823     *ctx_param = mixlev;
1824 }
1825
1826
1827 /**
1828  * Validate metadata options as set by AVOption system.
1829  * These values can optionally be changed per-frame.
1830  *
1831  * @param s  AC-3 encoder private context
1832  */
1833 int ff_ac3_validate_metadata(AC3EncodeContext *s)
1834 {
1835     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1836     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1837
1838     opt->audio_production_info = 0;
1839     opt->extended_bsi_1        = 0;
1840     opt->extended_bsi_2        = 0;
1841     opt->eac3_mixing_metadata  = 0;
1842     opt->eac3_info_metadata    = 0;
1843
1844     /* determine mixing metadata / xbsi1 use */
1845     if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_STEREO && opt->preferred_stereo_downmix != AC3ENC_OPT_NONE) {
1846         opt->extended_bsi_1       = 1;
1847         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1848     }
1849     if (s->has_center &&
1850         (opt->ltrt_center_mix_level >= 0 || opt->loro_center_mix_level >= 0)) {
1851         opt->extended_bsi_1       = 1;
1852         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1853     }
1854     if (s->has_surround &&
1855         (opt->ltrt_surround_mix_level >= 0 || opt->loro_surround_mix_level >= 0)) {
1856         opt->extended_bsi_1       = 1;
1857         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1858     }
1859
1860     if (s->eac3) {
1861         /* determine info metadata use */
1862         if (avctx->audio_service_type != AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_MAIN)
1863             opt->eac3_info_metadata = 1;
1864         if (opt->copyright != AC3ENC_OPT_NONE || opt->original != AC3ENC_OPT_NONE)
1865             opt->eac3_info_metadata = 1;
1866         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO &&
1867             (opt->dolby_headphone_mode != AC3ENC_OPT_NONE || opt->dolby_surround_mode != AC3ENC_OPT_NONE))
1868             opt->eac3_info_metadata = 1;
1869         if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R && opt->dolby_surround_ex_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1870             opt->eac3_info_metadata = 1;
1871         if (opt->mixing_level != AC3ENC_OPT_NONE || opt->room_type != AC3ENC_OPT_NONE ||
1872             opt->ad_converter_type != AC3ENC_OPT_NONE) {
1873             opt->audio_production_info = 1;
1874             opt->eac3_info_metadata    = 1;
1875         }
1876     } else {
1877         /* determine audio production info use */
1878         if (opt->mixing_level != AC3ENC_OPT_NONE || opt->room_type != AC3ENC_OPT_NONE)
1879             opt->audio_production_info = 1;
1880
1881         /* determine xbsi2 use */
1882         if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R && opt->dolby_surround_ex_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1883             opt->extended_bsi_2 = 1;
1884         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO && opt->dolby_headphone_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1885             opt->extended_bsi_2 = 1;
1886         if (opt->ad_converter_type != AC3ENC_OPT_NONE)
1887             opt->extended_bsi_2 = 1;
1888     }
1889
1890     /* validate AC-3 mixing levels */
1891     if (!s->eac3) {
1892         if (s->has_center) {
1893             validate_mix_level(avctx, "center_mix_level", &opt->center_mix_level,
1894                             cmixlev_options, CMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1895                             &s->center_mix_level);
1896         }
1897         if (s->has_surround) {
1898             validate_mix_level(avctx, "surround_mix_level", &opt->surround_mix_level,
1899                             surmixlev_options, SURMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1900                             &s->surround_mix_level);
1901         }
1902     }
1903
1904     /* validate extended bsi 1 / mixing metadata */
1905     if (opt->extended_bsi_1 || opt->eac3_mixing_metadata) {
1906         /* default preferred stereo downmix */
1907         if (opt->preferred_stereo_downmix == AC3ENC_OPT_NONE)
1908             opt->preferred_stereo_downmix = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1909         if (!s->eac3 || s->has_center) {
1910             /* validate Lt/Rt center mix level */
1911             validate_mix_level(avctx, "ltrt_center_mix_level",
1912                                &opt->ltrt_center_mix_level, extmixlev_options,
1913                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1914                                &s->ltrt_center_mix_level);
1915             /* validate Lo/Ro center mix level */
1916             validate_mix_level(avctx, "loro_center_mix_level",
1917                                &opt->loro_center_mix_level, extmixlev_options,
1918                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1919                                &s->loro_center_mix_level);
1920         }
1921         if (!s->eac3 || s->has_surround) {
1922             /* validate Lt/Rt surround mix level */
1923             validate_mix_level(avctx, "ltrt_surround_mix_level",
1924                                &opt->ltrt_surround_mix_level, extmixlev_options,
1925                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1926                                &s->ltrt_surround_mix_level);
1927             /* validate Lo/Ro surround mix level */
1928             validate_mix_level(avctx, "loro_surround_mix_level",
1929                                &opt->loro_surround_mix_level, extmixlev_options,
1930                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1931                                &s->loro_surround_mix_level);
1932         }
1933     }
1934
1935     /* validate audio service type / channels combination */
1936     if ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE &&
1937          avctx->channels == 1) ||
1938         ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_COMMENTARY ||
1939           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_EMERGENCY  ||
1940           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_VOICE_OVER)
1941          && avctx->channels > 1)) {
1942         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid audio service type for the "
1943                                     "specified number of channels\n");
1944         return AVERROR(EINVAL);
1945     }
1946
1947     /* validate extended bsi 2 / info metadata */
1948     if (opt->extended_bsi_2 || opt->eac3_info_metadata) {
1949         /* default dolby headphone mode */
1950         if (opt->dolby_headphone_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1951             opt->dolby_headphone_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1952         /* default dolby surround ex mode */
1953         if (opt->dolby_surround_ex_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1954             opt->dolby_surround_ex_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1955         /* default A/D converter type */
1956         if (opt->ad_converter_type == AC3ENC_OPT_NONE)
1957             opt->ad_converter_type = AC3ENC_OPT_ADCONV_STANDARD;
1958     }
1959
1960     /* copyright & original defaults */
1961     if (!s->eac3 || opt->eac3_info_metadata) {
1962         /* default copyright */
1963         if (opt->copyright == AC3ENC_OPT_NONE)
1964             opt->copyright = AC3ENC_OPT_OFF;
1965         /* default original */
1966         if (opt->original == AC3ENC_OPT_NONE)
1967             opt->original = AC3ENC_OPT_ON;
1968     }
1969
1970     /* dolby surround mode default */
1971     if (!s->eac3 || opt->eac3_info_metadata) {
1972         if (opt->dolby_surround_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1973             opt->dolby_surround_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1974     }
1975
1976     /* validate audio production info */
1977     if (opt->audio_production_info) {
1978         if (opt->mixing_level == AC3ENC_OPT_NONE) {
1979             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "mixing_level must be set if "
1980                    "room_type is set\n");
1981             return AVERROR(EINVAL);
1982         }
1983         if (opt->mixing_level < 80) {
1984             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mixing level. must be between "
1985                    "80dB and 111dB\n");
1986             return AVERROR(EINVAL);
1987         }
1988         /* default room type */
1989         if (opt->room_type == AC3ENC_OPT_NONE)
1990             opt->room_type = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1991     }
1992
1993     /* set bitstream id for alternate bitstream syntax */
1994     if (!s->eac3 && (opt->extended_bsi_1 || opt->extended_bsi_2)) {
1995         if (s->bitstream_id > 8 && s->bitstream_id < 11) {
1996             if (!s->warned_alternate_bitstream) {
1997                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "alternate bitstream syntax is "
1998                        "not compatible with reduced samplerates. writing of "
1999                        "extended bitstream information will be disabled.\n");
2000                 s->warned_alternate_bitstream = 1;
2001             }
2002         } else {
2003             s->bitstream_id = 6;
2004         }
2005     }
2006
2007     return 0;
2008 }
2009
2010
2011 /**
2012  * Finalize encoding and free any memory allocated by the encoder.
2013  *
2014  * @param avctx  Codec context
2015  */
2016 av_cold int ff_ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
2017 {
2018     int blk, ch;
2019     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2020
2021     av_freep(&s->windowed_samples);
2022     if (s->planar_samples)
2023     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
2024         av_freep(&s->planar_samples[ch]);
2025     av_freep(&s->planar_samples);
2026     av_freep(&s->bap_buffer);
2027     av_freep(&s->bap1_buffer);
2028     av_freep(&s->mdct_coef_buffer);
2029     av_freep(&s->fixed_coef_buffer);
2030     av_freep(&s->exp_buffer);
2031     av_freep(&s->grouped_exp_buffer);
2032     av_freep(&s->psd_buffer);
2033     av_freep(&s->band_psd_buffer);
2034     av_freep(&s->mask_buffer);
2035     av_freep(&s->qmant_buffer);
2036     av_freep(&s->cpl_coord_exp_buffer);
2037     av_freep(&s->cpl_coord_mant_buffer);
2038     av_freep(&s->fdsp);
2039     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2040         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2041         av_freep(&block->mdct_coef);
2042         av_freep(&block->fixed_coef);
2043         av_freep(&block->exp);
2044         av_freep(&block->grouped_exp);
2045         av_freep(&block->psd);
2046         av_freep(&block->band_psd);
2047         av_freep(&block->mask);
2048         av_freep(&block->qmant);
2049         av_freep(&block->cpl_coord_exp);
2050         av_freep(&block->cpl_coord_mant);
2051     }
2052
2053     if (s->mdct_end)
2054         s->mdct_end(s);
2055
2056     return 0;
2057 }
2058
2059
2060 /*
2061  * Set channel information during initialization.
2062  */
2063 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
2064                                     uint64_t *channel_layout)
2065 {
2066     int ch_layout;
2067
2068     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
2069         return AVERROR(EINVAL);
2070     if (*channel_layout > 0x7FF)
2071         return AVERROR(EINVAL);
2072     ch_layout = *channel_layout;
2073     if (!ch_layout)
2074         ch_layout = av_get_default_channel_layout(channels);
2075
2076     s->lfe_on       = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
2077     s->channels     = channels;
2078     s->fbw_channels = channels - s->lfe_on;
2079     s->lfe_channel  = s->lfe_on ? s->fbw_channels + 1 : -1;
2080     if (s->lfe_on)
2081         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2082
2083     switch (ch_layout) {
2084     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
2085     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
2086     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
2087     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
2088     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
2089     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
2090     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
2091     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
2092     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
2093     default:
2094         return AVERROR(EINVAL);
2095     }
2096     s->has_center   = (s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO;
2097     s->has_surround =  s->channel_mode & 0x04;
2098
2099     s->channel_map  = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
2100     *channel_layout = ch_layout;
2101     if (s->lfe_on)
2102         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2103
2104     return 0;
2105 }
2106
2107
2108 static av_cold int validate_options(AC3EncodeContext *s)
2109 {
2110     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
2111     int i, ret, max_sr;
2112
2113     /* validate channel layout */
2114     if (!avctx->channel_layout) {
2115         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
2116                                       "encoder will guess the layout, but it "
2117                                       "might be incorrect.\n");
2118     }
2119     ret = set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout);
2120     if (ret) {
2121         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
2122         return ret;
2123     }
2124
2125     /* validate sample rate */
2126     /* note: max_sr could be changed from 2 to 5 for E-AC-3 once we find a
2127              decoder that supports half sample rate so we can validate that
2128              the generated files are correct. */
2129     max_sr = s->eac3 ? 2 : 8;
2130     for (i = 0; i <= max_sr; i++) {
2131         if ((ff_ac3_sample_rate_tab[i % 3] >> (i / 3)) == avctx->sample_rate)
2132             break;
2133     }
2134     if (i > max_sr) {
2135         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
2136         return AVERROR(EINVAL);
2137     }
2138     s->sample_rate        = avctx->sample_rate;
2139     s->bit_alloc.sr_shift = i / 3;
2140     s->bit_alloc.sr_code  = i % 3;
2141     s->bitstream_id       = s->eac3 ? 16 : 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
2142
2143     /* select a default bit rate if not set by the user */
2144     if (!avctx->bit_rate) {
2145         switch (s->fbw_channels) {
2146         case 1: avctx->bit_rate =  96000; break;
2147         case 2: avctx->bit_rate = 192000; break;
2148         case 3: avctx->bit_rate = 320000; break;
2149         case 4: avctx->bit_rate = 384000; break;
2150         case 5: avctx->bit_rate = 448000; break;
2151         }
2152     }
2153
2154     /* validate bit rate */
2155     if (s->eac3) {
2156         int max_br, min_br, wpf, min_br_code;
2157         int num_blks_code, num_blocks, frame_samples;
2158         long long min_br_dist;
2159
2160         /* calculate min/max bitrate */
2161         /* TODO: More testing with 3 and 2 blocks. All E-AC-3 samples I've
2162                  found use either 6 blocks or 1 block, even though 2 or 3 blocks
2163                  would work as far as the bit rate is concerned. */
2164         for (num_blks_code = 3; num_blks_code >= 0; num_blks_code--) {
2165             num_blocks = ((int[]){ 1, 2, 3, 6 })[num_blks_code];
2166             frame_samples  = AC3_BLOCK_SIZE * num_blocks;
2167             max_br = 2048 * s->sample_rate / frame_samples * 16;
2168             min_br = ((s->sample_rate + (frame_samples-1)) / frame_samples) * 16;
2169             if (avctx->bit_rate <= max_br)
2170                 break;
2171         }
2172         if (avctx->bit_rate < min_br || avctx->bit_rate > max_br) {
2173             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate. must be %d to %d "
2174                    "for this sample rate\n", min_br, max_br);
2175             return AVERROR(EINVAL);
2176         }
2177         s->num_blks_code = num_blks_code;
2178         s->num_blocks    = num_blocks;
2179
2180         /* calculate words-per-frame for the selected bitrate */
2181         wpf = (avctx->bit_rate / 16) * frame_samples / s->sample_rate;
2182         av_assert1(wpf > 0 && wpf <= 2048);
2183
2184         /* find the closest AC-3 bitrate code to the selected bitrate.
2185            this is needed for lookup tables for bandwidth and coupling
2186            parameter selection */
2187         min_br_code = -1;
2188         min_br_dist = INT64_MAX;
2189         for (i = 0; i < 19; i++) {
2190             long long br_dist = llabs(ff_ac3_bitrate_tab[i] * 1000 - avctx->bit_rate);
2191             if (br_dist < min_br_dist) {
2192                 min_br_dist = br_dist;
2193                 min_br_code = i;
2194             }
2195         }
2196
2197         /* make sure the minimum frame size is below the average frame size */
2198         s->frame_size_code = min_br_code << 1;
2199         while (wpf > 1 && wpf * s->sample_rate / AC3_FRAME_SIZE * 16 > avctx->bit_rate)
2200             wpf--;
2201         s->frame_size_min = 2 * wpf;
2202     } else {
2203         int best_br = 0, best_code = 0;
2204         long long best_diff = INT64_MAX;
2205         for (i = 0; i < 19; i++) {
2206             int br   = (ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift) * 1000;
2207             long long diff = llabs(br - avctx->bit_rate);
2208             if (diff < best_diff) {
2209                 best_br   = br;
2210                 best_code = i;
2211                 best_diff = diff;
2212             }
2213             if (!best_diff)
2214                 break;
2215         }
2216         avctx->bit_rate    = best_br;
2217         s->frame_size_code = best_code << 1;
2218         s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
2219         s->num_blks_code   = 0x3;
2220         s->num_blocks      = 6;
2221     }
2222     s->bit_rate   = avctx->bit_rate;
2223     s->frame_size = s->frame_size_min;
2224
2225     /* validate cutoff */
2226     if (avctx->cutoff < 0) {
2227         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid cutoff frequency\n");
2228         return AVERROR(EINVAL);
2229     }
2230     s->cutoff = avctx->cutoff;
2231     if (s->cutoff > (s->sample_rate >> 1))
2232         s->cutoff = s->sample_rate >> 1;
2233
2234     ret = ff_ac3_validate_metadata(s);
2235     if (ret)
2236         return ret;
2237
2238     s->rematrixing_enabled = s->options.stereo_rematrixing &&
2239                              (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO);
2240
2241     s->cpl_enabled = s->options.channel_coupling &&
2242                      s->channel_mode >= AC3_CHMODE_STEREO;
2243
2244     return 0;
2245 }
2246
2247
2248 /*
2249  * Set bandwidth for all channels.
2250  * The user can optionally supply a cutoff frequency. Otherwise an appropriate
2251  * default value will be used.
2252  */
2253 static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s)
2254 {
2255     int blk, ch, av_uninit(cpl_start);
2256
2257     if (s->cutoff) {
2258         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
2259         int fbw_coeffs;
2260         fbw_coeffs     = s->cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
2261         s->bandwidth_code = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
2262     } else {
2263         /* use default bandwidth setting */
2264         s->bandwidth_code = ac3_bandwidth_tab[s->fbw_channels-1][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2265     }
2266
2267     /* set number of coefficients for each channel */
2268     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2269         s->start_freq[ch] = 0;
2270         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2271             s->blocks[blk].end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
2272     }
2273     /* LFE channel always has 7 coefs */
2274     if (s->lfe_on) {
2275         s->start_freq[s->lfe_channel] = 0;
2276         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2277             s->blocks[blk].end_freq[ch] = 7;
2278     }
2279
2280     /* initialize coupling strategy */
2281     if (s->cpl_enabled) {
2282         if (s->options.cpl_start != AC3ENC_OPT_AUTO) {
2283             cpl_start = s->options.cpl_start;
2284         } else {
2285             cpl_start = ac3_coupling_start_tab[s->channel_mode-2][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2286             if (cpl_start < 0) {
2287                 if (s->options.channel_coupling == AC3ENC_OPT_AUTO)
2288                     s->cpl_enabled = 0;
2289                 else
2290                     cpl_start = 15;
2291             }
2292         }
2293     }
2294     if (s->cpl_enabled) {
2295         int i, cpl_start_band, cpl_end_band;
2296         uint8_t *cpl_band_sizes = s->cpl_band_sizes;
2297
2298         cpl_end_band   = s->bandwidth_code / 4 + 3;
2299         cpl_start_band = av_clip(cpl_start, 0, FFMIN(cpl_end_band-1, 15));
2300
2301         s->num_cpl_subbands = cpl_end_band - cpl_start_band;
2302
2303         s->num_cpl_bands = 1;
2304         *cpl_band_sizes  = 12;
2305         for (i = cpl_start_band + 1; i < cpl_end_band; i++) {
2306             if (ff_eac3_default_cpl_band_struct[i]) {
2307                 *cpl_band_sizes += 12;
2308             } else {
2309                 s->num_cpl_bands++;
2310                 cpl_band_sizes++;
2311                 *cpl_band_sizes = 12;
2312             }
2313         }
2314
2315         s->start_freq[CPL_CH] = cpl_start_band * 12 + 37;
2316         s->cpl_end_freq       = cpl_end_band   * 12 + 37;
2317         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2318             s->blocks[blk].end_freq[CPL_CH] = s->cpl_end_freq;
2319     }
2320 }
2321
2322
2323 static av_cold int allocate_buffers(AC3EncodeContext *s)
2324 {
2325     int blk, ch;
2326     int channels = s->channels + 1; /* includes coupling channel */
2327     int channel_blocks = channels * s->num_blocks;
2328     int total_coefs    = AC3_MAX_COEFS * channel_blocks;
2329
2330     if (s->allocate_sample_buffers(s))
2331         return AVERROR(ENOMEM);
2332
2333     if (!FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->bap_buffer,         total_coefs)          ||
2334         !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->bap1_buffer,        total_coefs)          ||
2335         !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(s->mdct_coef_buffer,  total_coefs)          ||
2336         !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->exp_buffer,         total_coefs)          ||
2337         !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->grouped_exp_buffer, channel_blocks * 128) ||
2338         !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->psd_buffer,         total_coefs)          ||
2339         !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->band_psd_buffer,    channel_blocks * 64)  ||
2340         !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->mask_buffer,        channel_blocks * 64)  ||
2341         !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->qmant_buffer,       total_coefs))
2342         return AVERROR(ENOMEM);
2343
2344     if (s->cpl_enabled) {
2345         if (!FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->cpl_coord_exp_buffer,  channel_blocks * 16) ||
2346             !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->cpl_coord_mant_buffer, channel_blocks * 16))
2347             return AVERROR(ENOMEM);
2348     }
2349     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2350         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2351
2352         if (!FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(block->mdct_coef,   channels) ||
2353             !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(block->exp,         channels) ||
2354             !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(block->grouped_exp, channels) ||
2355             !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(block->psd,         channels) ||
2356             !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(block->band_psd,    channels) ||
2357             !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(block->mask,        channels) ||
2358             !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(block->qmant,       channels))
2359             return AVERROR(ENOMEM);
2360
2361         if (s->cpl_enabled) {
2362             if (!FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(block->cpl_coord_exp,  channels) ||
2363                 !FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(block->cpl_coord_mant, channels))
2364                 return AVERROR(ENOMEM);
2365         }
2366
2367         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
2368             /* arrangement: block, channel, coeff */
2369             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * channels + ch)];
2370             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2371             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * channels + ch)];
2372             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * channels + ch)];
2373             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2374             if (s->cpl_enabled) {
2375                 block->cpl_coord_exp[ch]  = &s->cpl_coord_exp_buffer [16  * (blk * channels + ch)];
2376                 block->cpl_coord_mant[ch] = &s->cpl_coord_mant_buffer[16  * (blk * channels + ch)];
2377             }
2378
2379             /* arrangement: channel, block, coeff */
2380             block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2381             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2382         }
2383     }
2384
2385     if (!s->fixed_point) {
2386         if (!FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(s->fixed_coef_buffer, total_coefs))
2387             return AVERROR(ENOMEM);
2388         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2389             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2390             if (!FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(block->fixed_coef, channels))
2391                 return AVERROR(ENOMEM);
2392             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2393                 block->fixed_coef[ch] = &s->fixed_coef_buffer[AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2394         }
2395     } else {
2396         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2397             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2398             if (!FF_ALLOCZ_TYPED_ARRAY(block->fixed_coef, channels))
2399                 return AVERROR(ENOMEM);
2400             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2401                 block->fixed_coef[ch] = (int32_t *)block->mdct_coef[ch];
2402         }
2403     }
2404
2405     return 0;
2406 }
2407
2408
2409 av_cold int ff_ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
2410 {
2411     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2412     int ret, frame_size_58;
2413
2414     s->avctx = avctx;
2415
2416     s->eac3 = avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_EAC3;
2417
2418     ret = validate_options(s);
2419     if (ret)
2420         return ret;
2421
2422     avctx->frame_size = AC3_BLOCK_SIZE * s->num_blocks;
2423     avctx->initial_padding = AC3_BLOCK_SIZE;
2424
2425     s->bitstream_mode = avctx->audio_service_type;
2426     if (s->bitstream_mode == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE)
2427         s->bitstream_mode = 0x7;
2428
2429     s->bits_written    = 0;
2430     s->samples_written = 0;
2431
2432     /* calculate crc_inv for both possible frame sizes */
2433     frame_size_58 = (( s->frame_size    >> 2) + ( s->frame_size    >> 4)) << 1;
2434     s->crc_inv[0] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2435     if (s->bit_alloc.sr_code == 1) {
2436         frame_size_58 = (((s->frame_size+2) >> 2) + ((s->frame_size+2) >> 4)) << 1;
2437         s->crc_inv[1] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2438     }
2439
2440     /* set function pointers */
2441     if (CONFIG_AC3_FIXED_ENCODER && s->fixed_point) {
2442         s->mdct_end                     = ff_ac3_fixed_mdct_end;
2443         s->mdct_init                    = ff_ac3_fixed_mdct_init;
2444         s->allocate_sample_buffers      = ff_ac3_fixed_allocate_sample_buffers;
2445     } else if (CONFIG_AC3_ENCODER || CONFIG_EAC3_ENCODER) {
2446         s->mdct_end                     = ff_ac3_float_mdct_end;
2447         s->mdct_init                    = ff_ac3_float_mdct_init;
2448         s->allocate_sample_buffers      = ff_ac3_float_allocate_sample_buffers;
2449     }
2450     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
2451         s->output_frame_header = ff_eac3_output_frame_header;
2452     else
2453         s->output_frame_header = ac3_output_frame_header;
2454
2455     set_bandwidth(s);
2456
2457     exponent_init(s);
2458
2459     bit_alloc_init(s);
2460
2461     ret = s->mdct_init(s);
2462     if (ret)
2463         return ret;
2464
2465     ret = allocate_buffers(s);
2466     if (ret)
2467         return ret;
2468
2469     ff_audiodsp_init(&s->adsp);
2470     ff_me_cmp_init(&s->mecc, avctx);
2471     ff_ac3dsp_init(&s->ac3dsp, avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_BITEXACT);
2472
2473     dprint_options(s);
2474
2475     return 0;
2476 }