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

   1 /*
   2  * AAC Spectral Band Replication decoding functions
   3  * Copyright (c) 2008-2009 Robert Swain ( rob opendot cl )
   4  * Copyright (c) 2009-2010 Alex Converse <alex.converse@gmail.com>
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * AAC Spectral Band Replication decoding functions
  26  * @author Robert Swain ( rob opendot cl )
  27  */
  28
  29 #include "aac.h"
  30 #include "sbr.h"
  31 #include "aacsbr.h"
  32 #include "aacsbrdata.h"
  33 #include "fft.h"
  34 #include "aacps.h"
  35
  36 #include <stdint.h>
  37 #include <float.h>
  38
  39 #define ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET 2
  40 #define NOISE_FLOOR_OFFSET 6.0f
  41
  42 /**
  43  * SBR VLC tables
  44  */
  45 enum {
  46     T_HUFFMAN_ENV_1_5DB,
  47     F_HUFFMAN_ENV_1_5DB,
  48     T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB,
  49     F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB,
  50     T_HUFFMAN_ENV_3_0DB,
  51     F_HUFFMAN_ENV_3_0DB,
  52     T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB,
  53     F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB,
  54     T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB,
  55     T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB,
  56 };
  57
  58 /**
  59  * bs_frame_class - frame class of current SBR frame (14496-3 sp04 p98)
  60  */
  61 enum {
  62     FIXFIX,
  63     FIXVAR,
  64     VARFIX,
  65     VARVAR,
  66 };
  67
  68 enum {
  69     EXTENSION_ID_PS = 2,
  70 };
  71
  72 static VLC vlc_sbr[10];
  73 static const int8_t vlc_sbr_lav[10] =
  74     { 60, 60, 24, 24, 31, 31, 12, 12, 31, 12 };
  75 static const DECLARE_ALIGNED(16, float, zero64)[64];
  76
  77 #define SBR_INIT_VLC_STATIC(num, size) \
  78     INIT_VLC_STATIC(&vlc_sbr[num], 9, sbr_tmp[num].table_size / sbr_tmp[num].elem_size,     \
  79                     sbr_tmp[num].sbr_bits ,                      1,                      1, \
  80                     sbr_tmp[num].sbr_codes, sbr_tmp[num].elem_size, sbr_tmp[num].elem_size, \
  81                     size)
  82
  83 #define SBR_VLC_ROW(name) \
  84     { name ## _codes, name ## _bits, sizeof(name ## _codes), sizeof(name ## _codes[0]) }
  85
  86 av_cold void ff_aac_sbr_init(void)
  87 {
  88     int n;
  89     static const struct {
  90         const void *sbr_codes, *sbr_bits;
  91         const unsigned int table_size, elem_size;
  92     } sbr_tmp[] = {
  93         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_1_5dB),
  94         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_1_5dB),
  95         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_bal_1_5dB),
  96         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_bal_1_5dB),
  97         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_3_0dB),
  98         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_3_0dB),
  99         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_bal_3_0dB),
 100         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_bal_3_0dB),
 101         SBR_VLC_ROW(t_huffman_noise_3_0dB),
 102         SBR_VLC_ROW(t_huffman_noise_bal_3_0dB),
 103     };
 104
 105     // SBR VLC table initialization
 106     SBR_INIT_VLC_STATIC(0, 1098);
 107     SBR_INIT_VLC_STATIC(1, 1092);
 108     SBR_INIT_VLC_STATIC(2, 768);
 109     SBR_INIT_VLC_STATIC(3, 1026);
 110     SBR_INIT_VLC_STATIC(4, 1058);
 111     SBR_INIT_VLC_STATIC(5, 1052);
 112     SBR_INIT_VLC_STATIC(6, 544);
 113     SBR_INIT_VLC_STATIC(7, 544);
 114     SBR_INIT_VLC_STATIC(8, 592);
 115     SBR_INIT_VLC_STATIC(9, 512);
 116
 117     for (n = 1; n < 320; n++)
 118         sbr_qmf_window_us[320 + n] = sbr_qmf_window_us[320 - n];
 119     sbr_qmf_window_us[384] = -sbr_qmf_window_us[384];
 120     sbr_qmf_window_us[512] = -sbr_qmf_window_us[512];
 121
 122     for (n = 0; n < 320; n++)
 123         sbr_qmf_window_ds[n] = sbr_qmf_window_us[2*n];
 124
 125     ff_ps_init();
 126 }
 127
 128 av_cold void ff_aac_sbr_ctx_init(SpectralBandReplication *sbr)
 129 {
 130     sbr->kx[0] = sbr->kx[1] = 32; //Typo in spec, kx' inits to 32
 131     sbr->data[0].e_a[1] = sbr->data[1].e_a[1] = -1;
 132     sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples_offset = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - (1280 - 128);
 133     sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples_offset = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - (1280 - 128);
 134     ff_mdct_init(&sbr->mdct, 7, 1, 1.0/64);
 135     ff_mdct_init(&sbr->mdct_ana, 7, 1, -2.0);
 136     ff_ps_ctx_init(&sbr->ps);
 137 }
 138
 139 av_cold void ff_aac_sbr_ctx_close(SpectralBandReplication *sbr)
 140 {
 141     ff_mdct_end(&sbr->mdct);
 142     ff_mdct_end(&sbr->mdct_ana);
 143 }
 144
 145 static int qsort_comparison_function_int16(const void *a, const void *b)
 146 {
 147     return *(const int16_t *)a - *(const int16_t *)b;
 148 }
 149
 150 static inline int in_table_int16(const int16_t *table, int last_el, int16_t needle)
 151 {
 152     int i;
 153     for (i = 0; i <= last_el; i++)
 154         if (table[i] == needle)
 155             return 1;
 156     return 0;
 157 }
 158
 159 /// Limiter Frequency Band Table (14496-3 sp04 p198)
 160 static void sbr_make_f_tablelim(SpectralBandReplication *sbr)
 161 {
 162     int k;
 163     if (sbr->bs_limiter_bands > 0) {
 164         static const float bands_warped[3] = { 1.32715174233856803909f,   //2^(0.49/1.2)
 165                                                1.18509277094158210129f,   //2^(0.49/2)
 166                                                1.11987160404675912501f }; //2^(0.49/3)
 167         const float lim_bands_per_octave_warped = bands_warped[sbr->bs_limiter_bands - 1];
 168         int16_t patch_borders[7];
 169         uint16_t *in = sbr->f_tablelim + 1, *out = sbr->f_tablelim;
 170
 171         patch_borders[0] = sbr->kx[1];
 172         for (k = 1; k <= sbr->num_patches; k++)
 173             patch_borders[k] = patch_borders[k-1] + sbr->patch_num_subbands[k-1];
 174
 175         memcpy(sbr->f_tablelim, sbr->f_tablelow,
 176                (sbr->n[0] + 1) * sizeof(sbr->f_tablelow[0]));
 177         if (sbr->num_patches > 1)
 178             memcpy(sbr->f_tablelim + sbr->n[0] + 1, patch_borders + 1,
 179                    (sbr->num_patches - 1) * sizeof(patch_borders[0]));
 180
 181         qsort(sbr->f_tablelim, sbr->num_patches + sbr->n[0],
 182               sizeof(sbr->f_tablelim[0]),
 183               qsort_comparison_function_int16);
 184
 185         sbr->n_lim = sbr->n[0] + sbr->num_patches - 1;
 186         while (out < sbr->f_tablelim + sbr->n_lim) {
 187             if (*in >= *out * lim_bands_per_octave_warped) {
 188                 *++out = *in++;
 189             } else if (*in == *out ||
 190                 !in_table_int16(patch_borders, sbr->num_patches, *in)) {
 191                 in++;
 192                 sbr->n_lim--;
 193             } else if (!in_table_int16(patch_borders, sbr->num_patches, *out)) {
 194                 *out = *in++;
 195                 sbr->n_lim--;
 196             } else {
 197                 *++out = *in++;
 198             }
 199         }
 200     } else {
 201         sbr->f_tablelim[0] = sbr->f_tablelow[0];
 202         sbr->f_tablelim[1] = sbr->f_tablelow[sbr->n[0]];
 203         sbr->n_lim = 1;
 204     }
 205 }
 206
 207 static unsigned int read_sbr_header(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb)
 208 {
 209     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
 210     uint8_t bs_header_extra_1;
 211     uint8_t bs_header_extra_2;
 212     int old_bs_limiter_bands = sbr->bs_limiter_bands;
 213     SpectrumParameters old_spectrum_params;
 214
 215     sbr->start = 1;
 216
 217     // Save last spectrum parameters variables to compare to new ones
 218     memcpy(&old_spectrum_params, &sbr->spectrum_params, sizeof(SpectrumParameters));
 219
 220     sbr->bs_amp_res_header              = get_bits1(gb);
 221     sbr->spectrum_params.bs_start_freq  = get_bits(gb, 4);
 222     sbr->spectrum_params.bs_stop_freq   = get_bits(gb, 4);
 223     sbr->spectrum_params.bs_xover_band  = get_bits(gb, 3);
 224                                           skip_bits(gb, 2); // bs_reserved
 225
 226     bs_header_extra_1 = get_bits1(gb);
 227     bs_header_extra_2 = get_bits1(gb);
 228
 229     if (bs_header_extra_1) {
 230         sbr->spectrum_params.bs_freq_scale  = get_bits(gb, 2);
 231         sbr->spectrum_params.bs_alter_scale = get_bits1(gb);
 232         sbr->spectrum_params.bs_noise_bands = get_bits(gb, 2);
 233     } else {
 234         sbr->spectrum_params.bs_freq_scale  = 2;
 235         sbr->spectrum_params.bs_alter_scale = 1;
 236         sbr->spectrum_params.bs_noise_bands = 2;
 237     }
 238
 239     // Check if spectrum parameters changed
 240     if (memcmp(&old_spectrum_params, &sbr->spectrum_params, sizeof(SpectrumParameters)))
 241         sbr->reset = 1;
 242
 243     if (bs_header_extra_2) {
 244         sbr->bs_limiter_bands  = get_bits(gb, 2);
 245         sbr->bs_limiter_gains  = get_bits(gb, 2);
 246         sbr->bs_interpol_freq  = get_bits1(gb);
 247         sbr->bs_smoothing_mode = get_bits1(gb);
 248     } else {
 249         sbr->bs_limiter_bands  = 2;
 250         sbr->bs_limiter_gains  = 2;
 251         sbr->bs_interpol_freq  = 1;
 252         sbr->bs_smoothing_mode = 1;
 253     }
 254
 255     if (sbr->bs_limiter_bands != old_bs_limiter_bands && !sbr->reset)
 256         sbr_make_f_tablelim(sbr);
 257
 258     return get_bits_count(gb) - cnt;
 259 }
 260
 261 static int array_min_int16(const int16_t *array, int nel)
 262 {
 263     int i, min = array[0];
 264     for (i = 1; i < nel; i++)
 265         min = FFMIN(array[i], min);
 266     return min;
 267 }
 268
 269 static void make_bands(int16_t* bands, int start, int stop, int num_bands)
 270 {
 271     int k, previous, present;
 272     float base, prod;
 273
 274     base = powf((float)stop / start, 1.0f / num_bands);
 275     prod = start;
 276     previous = start;
 277
 278     for (k = 0; k < num_bands-1; k++) {
 279         prod *= base;
 280         present  = lrintf(prod);
 281         bands[k] = present - previous;
 282         previous = present;
 283     }
 284     bands[num_bands-1] = stop - previous;
 285 }
 286
 287 static int check_n_master(AVCodecContext *avctx, int n_master, int bs_xover_band)
 288 {
 289     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 290     if (n_master <= 0) {
 291         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid n_master: %d\n", n_master);
 292         return -1;
 293     }
 294     if (bs_xover_band >= n_master) {
 295         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 296                "Invalid bitstream, crossover band index beyond array bounds: %d\n",
 297                bs_xover_band);
 298         return -1;
 299     }
 300     return 0;
 301 }
 302
 303 /// Master Frequency Band Table (14496-3 sp04 p194)
 304 static int sbr_make_f_master(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 305                              SpectrumParameters *spectrum)
 306 {
 307     unsigned int temp, max_qmf_subbands;
 308     unsigned int start_min, stop_min;
 309     int k;
 310     const int8_t *sbr_offset_ptr;
 311     int16_t stop_dk[13];
 312
 313     if (sbr->sample_rate < 32000) {
 314         temp = 3000;
 315     } else if (sbr->sample_rate < 64000) {
 316         temp = 4000;
 317     } else
 318         temp = 5000;
 319
 320     start_min = ((temp << 7) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
 321     stop_min  = ((temp << 8) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
 322
 323     switch (sbr->sample_rate) {
 324     case 16000:
 325         sbr_offset_ptr = sbr_offset[0];
 326         break;
 327     case 22050:
 328         sbr_offset_ptr = sbr_offset[1];
 329         break;
 330     case 24000:
 331         sbr_offset_ptr = sbr_offset[2];
 332         break;
 333     case 32000:
 334         sbr_offset_ptr = sbr_offset[3];
 335         break;
 336     case 44100: case 48000: case 64000:
 337         sbr_offset_ptr = sbr_offset[4];
 338         break;
 339     case 88200: case 96000: case 128000: case 176400: case 192000:
 340         sbr_offset_ptr = sbr_offset[5];
 341         break;
 342     default:
 343         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 344                "Unsupported sample rate for SBR: %d\n", sbr->sample_rate);
 345         return -1;
 346     }
 347
 348     sbr->k[0] = start_min + sbr_offset_ptr[spectrum->bs_start_freq];
 349
 350     if (spectrum->bs_stop_freq < 14) {
 351         sbr->k[2] = stop_min;
 352         make_bands(stop_dk, stop_min, 64, 13);
 353         qsort(stop_dk, 13, sizeof(stop_dk[0]), qsort_comparison_function_int16);
 354         for (k = 0; k < spectrum->bs_stop_freq; k++)
 355             sbr->k[2] += stop_dk[k];
 356     } else if (spectrum->bs_stop_freq == 14) {
 357         sbr->k[2] = 2*sbr->k[0];
 358     } else if (spectrum->bs_stop_freq == 15) {
 359         sbr->k[2] = 3*sbr->k[0];
 360     } else {
 361         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 362                "Invalid bs_stop_freq: %d\n", spectrum->bs_stop_freq);
 363         return -1;
 364     }
 365     sbr->k[2] = FFMIN(64, sbr->k[2]);
 366
 367     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 368     if (sbr->sample_rate <= 32000) {
 369         max_qmf_subbands = 48;
 370     } else if (sbr->sample_rate == 44100) {
 371         max_qmf_subbands = 35;
 372     } else if (sbr->sample_rate >= 48000)
 373         max_qmf_subbands = 32;
 374
 375     if (sbr->k[2] - sbr->k[0] > max_qmf_subbands) {
 376         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 377                "Invalid bitstream, too many QMF subbands: %d\n", sbr->k[2] - sbr->k[0]);
 378         return -1;
 379     }
 380
 381     if (!spectrum->bs_freq_scale) {
 382         int dk, k2diff;
 383
 384         dk = spectrum->bs_alter_scale + 1;
 385         sbr->n_master = ((sbr->k[2] - sbr->k[0] + (dk&2)) >> dk) << 1;
 386         if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
 387             return -1;
 388
 389         for (k = 1; k <= sbr->n_master; k++)
 390             sbr->f_master[k] = dk;
 391
 392         k2diff = sbr->k[2] - sbr->k[0] - sbr->n_master * dk;
 393         if (k2diff < 0) {
 394             sbr->f_master[1]--;
 395             sbr->f_master[2]-= (k2diff < -1);
 396         } else if (k2diff) {
 397             sbr->f_master[sbr->n_master]++;
 398         }
 399
 400         sbr->f_master[0] = sbr->k[0];
 401         for (k = 1; k <= sbr->n_master; k++)
 402             sbr->f_master[k] += sbr->f_master[k - 1];
 403
 404     } else {
 405         int half_bands = 7 - spectrum->bs_freq_scale;      // bs_freq_scale  = {1,2,3}
 406         int two_regions, num_bands_0;
 407         int vdk0_max, vdk1_min;
 408         int16_t vk0[49];
 409
 410         if (49 * sbr->k[2] > 110 * sbr->k[0]) {
 411             two_regions = 1;
 412             sbr->k[1] = 2 * sbr->k[0];
 413         } else {
 414             two_regions = 0;
 415             sbr->k[1] = sbr->k[2];
 416         }
 417
 418         num_bands_0 = lrintf(half_bands * log2f(sbr->k[1] / (float)sbr->k[0])) * 2;
 419
 420         if (num_bands_0 <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 421             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid num_bands_0: %d\n", num_bands_0);
 422             return -1;
 423         }
 424
 425         vk0[0] = 0;
 426
 427         make_bands(vk0+1, sbr->k[0], sbr->k[1], num_bands_0);
 428
 429         qsort(vk0 + 1, num_bands_0, sizeof(vk0[1]), qsort_comparison_function_int16);
 430         vdk0_max = vk0[num_bands_0];
 431
 432         vk0[0] = sbr->k[0];
 433         for (k = 1; k <= num_bands_0; k++) {
 434             if (vk0[k] <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 435                 av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid vDk0[%d]: %d\n", k, vk0[k]);
 436                 return -1;
 437             }
 438             vk0[k] += vk0[k-1];
 439         }
 440
 441         if (two_regions) {
 442             int16_t vk1[49];
 443             float invwarp = spectrum->bs_alter_scale ? 0.76923076923076923077f
 444                                                      : 1.0f; // bs_alter_scale = {0,1}
 445             int num_bands_1 = lrintf(half_bands * invwarp *
 446                                      log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->k[1])) * 2;
 447
 448             make_bands(vk1+1, sbr->k[1], sbr->k[2], num_bands_1);
 449
 450             vdk1_min = array_min_int16(vk1 + 1, num_bands_1);
 451
 452             if (vdk1_min < vdk0_max) {
 453                 int change;
 454                 qsort(vk1 + 1, num_bands_1, sizeof(vk1[1]), qsort_comparison_function_int16);
 455                 change = FFMIN(vdk0_max - vk1[1], (vk1[num_bands_1] - vk1[1]) >> 1);
 456                 vk1[1]           += change;
 457                 vk1[num_bands_1] -= change;
 458             }
 459
 460             qsort(vk1 + 1, num_bands_1, sizeof(vk1[1]), qsort_comparison_function_int16);
 461
 462             vk1[0] = sbr->k[1];
 463             for (k = 1; k <= num_bands_1; k++) {
 464                 if (vk1[k] <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 465                     av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid vDk1[%d]: %d\n", k, vk1[k]);
 466                     return -1;
 467                 }
 468                 vk1[k] += vk1[k-1];
 469             }
 470
 471             sbr->n_master = num_bands_0 + num_bands_1;
 472             if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
 473                 return -1;
 474             memcpy(&sbr->f_master[0],               vk0,
 475                    (num_bands_0 + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
 476             memcpy(&sbr->f_master[num_bands_0 + 1], vk1 + 1,
 477                     num_bands_1      * sizeof(sbr->f_master[0]));
 478
 479         } else {
 480             sbr->n_master = num_bands_0;
 481             if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
 482                 return -1;
 483             memcpy(sbr->f_master, vk0, (num_bands_0 + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
 484         }
 485     }
 486
 487     return 0;
 488 }
 489
 490 /// High Frequency Generation - Patch Construction (14496-3 sp04 p216 fig. 4.46)
 491 static int sbr_hf_calc_npatches(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
 492 {
 493     int i, k, sb = 0;
 494     int msb = sbr->k[0];
 495     int usb = sbr->kx[1];
 496     int goal_sb = ((1000 << 11) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
 497
 498     sbr->num_patches = 0;
 499
 500     if (goal_sb < sbr->kx[1] + sbr->m[1]) {
 501         for (k = 0; sbr->f_master[k] < goal_sb; k++) ;
 502     } else
 503         k = sbr->n_master;
 504
 505     do {
 506         int odd = 0;
 507         for (i = k; i == k || sb > (sbr->k[0] - 1 + msb - odd); i--) {
 508             sb = sbr->f_master[i];
 509             odd = (sb + sbr->k[0]) & 1;
 510         }
 511
 512         // Requirements (14496-3 sp04 p205) sets the maximum number of patches to 5.
 513         // After this check the final number of patches can still be six which is
 514         // illegal however the Coding Technologies decoder check stream has a final
 515         // count of 6 patches
 516         if (sbr->num_patches > 5) {
 517             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many patches: %d\n", sbr->num_patches);
 518             return -1;
 519         }
 520
 521         sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches]  = FFMAX(sb - usb, 0);
 522         sbr->patch_start_subband[sbr->num_patches] = sbr->k[0] - odd - sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches];
 523
 524         if (sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches] > 0) {
 525             usb = sb;
 526             msb = sb;
 527             sbr->num_patches++;
 528         } else
 529             msb = sbr->kx[1];
 530
 531         if (sbr->f_master[k] - sb < 3)
 532             k = sbr->n_master;
 533     } while (sb != sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
 534
 535     if (sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches-1] < 3 && sbr->num_patches > 1)
 536         sbr->num_patches--;
 537
 538     return 0;
 539 }
 540
 541 /// Derived Frequency Band Tables (14496-3 sp04 p197)
 542 static int sbr_make_f_derived(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
 543 {
 544     int k, temp;
 545
 546     sbr->n[1] = sbr->n_master - sbr->spectrum_params.bs_xover_band;
 547     sbr->n[0] = (sbr->n[1] + 1) >> 1;
 548
 549     memcpy(sbr->f_tablehigh, &sbr->f_master[sbr->spectrum_params.bs_xover_band],
 550            (sbr->n[1] + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
 551     sbr->m[1] = sbr->f_tablehigh[sbr->n[1]] - sbr->f_tablehigh[0];
 552     sbr->kx[1] = sbr->f_tablehigh[0];
 553
 554     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 555     if (sbr->kx[1] + sbr->m[1] > 64) {
 556         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 557                "Stop frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
 558         return -1;
 559     }
 560     if (sbr->kx[1] > 32) {
 561         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Start frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1]);
 562         return -1;
 563     }
 564
 565     sbr->f_tablelow[0] = sbr->f_tablehigh[0];
 566     temp = sbr->n[1] & 1;
 567     for (k = 1; k <= sbr->n[0]; k++)
 568         sbr->f_tablelow[k] = sbr->f_tablehigh[2 * k - temp];
 569
 570     sbr->n_q = FFMAX(1, lrintf(sbr->spectrum_params.bs_noise_bands *
 571                                log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->kx[1]))); // 0 <= bs_noise_bands <= 3
 572     if (sbr->n_q > 5) {
 573         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many noise floor scale factors: %d\n", sbr->n_q);
 574         return -1;
 575     }
 576
 577     sbr->f_tablenoise[0] = sbr->f_tablelow[0];
 578     temp = 0;
 579     for (k = 1; k <= sbr->n_q; k++) {
 580         temp += (sbr->n[0] - temp) / (sbr->n_q + 1 - k);
 581         sbr->f_tablenoise[k] = sbr->f_tablelow[temp];
 582     }
 583
 584     if (sbr_hf_calc_npatches(ac, sbr) < 0)
 585         return -1;
 586
 587     sbr_make_f_tablelim(sbr);
 588
 589     sbr->data[0].f_indexnoise = 0;
 590     sbr->data[1].f_indexnoise = 0;
 591
 592     return 0;
 593 }
 594
 595 static av_always_inline void get_bits1_vector(GetBitContext *gb, uint8_t *vec,
 596                                               int elements)
 597 {
 598     int i;
 599     for (i = 0; i < elements; i++) {
 600         vec[i] = get_bits1(gb);
 601     }
 602 }
 603
 604 /** ceil(log2(index+1)) */
 605 static const int8_t ceil_log2[] = {
 606     0, 1, 2, 2, 3, 3,
 607 };
 608
 609 static int read_sbr_grid(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 610                          GetBitContext *gb, SBRData *ch_data)
 611 {
 612     int i;
 613     unsigned bs_pointer = 0;
 614     // frameLengthFlag ? 15 : 16; 960 sample length frames unsupported; this value is numTimeSlots
 615     int abs_bord_trail = 16;
 616     int num_rel_lead, num_rel_trail;
 617     unsigned bs_num_env_old = ch_data->bs_num_env;
 618
 619     ch_data->bs_freq_res[0] = ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env];
 620     ch_data->bs_amp_res = sbr->bs_amp_res_header;
 621     ch_data->t_env_num_env_old = ch_data->t_env[bs_num_env_old];
 622
 623     switch (ch_data->bs_frame_class = get_bits(gb, 2)) {
 624     case FIXFIX:
 625         ch_data->bs_num_env                 = 1 << get_bits(gb, 2);
 626         num_rel_lead                        = ch_data->bs_num_env - 1;
 627         if (ch_data->bs_num_env == 1)
 628             ch_data->bs_amp_res = 0;
 629
 630         if (ch_data->bs_num_env > 4) {
 631             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 632                    "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in FIXFIX type SBR frame: %d\n",
 633                    ch_data->bs_num_env);
 634             return -1;
 635         }
 636
 637         ch_data->t_env[0]                   = 0;
 638         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
 639
 640         abs_bord_trail = (abs_bord_trail + (ch_data->bs_num_env >> 1)) /
 641                    ch_data->bs_num_env;
 642         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
 643             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + abs_bord_trail;
 644
 645         ch_data->bs_freq_res[1] = get_bits1(gb);
 646         for (i = 1; i < ch_data->bs_num_env; i++)
 647             ch_data->bs_freq_res[i + 1] = ch_data->bs_freq_res[1];
 648         break;
 649     case FIXVAR:
 650         abs_bord_trail                     += get_bits(gb, 2);
 651         num_rel_trail                       = get_bits(gb, 2);
 652         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_trail + 1;
 653         ch_data->t_env[0]                   = 0;
 654         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
 655
 656         for (i = 0; i < num_rel_trail; i++)
 657             ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - 1 - i] =
 658                 ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - i] - 2 * get_bits(gb, 2) - 2;
 659
 660         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
 661
 662         for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env; i++)
 663             ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env - i] = get_bits1(gb);
 664         break;
 665     case VARFIX:
 666         ch_data->t_env[0]                   = get_bits(gb, 2);
 667         num_rel_lead                        = get_bits(gb, 2);
 668         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_lead + 1;
 669         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
 670
 671         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
 672             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
 673
 674         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
 675
 676         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env);
 677         break;
 678     case VARVAR:
 679         ch_data->t_env[0]                   = get_bits(gb, 2);
 680         abs_bord_trail                     += get_bits(gb, 2);
 681         num_rel_lead                        = get_bits(gb, 2);
 682         num_rel_trail                       = get_bits(gb, 2);
 683         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_lead + num_rel_trail + 1;
 684
 685         if (ch_data->bs_num_env > 5) {
 686             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 687                    "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in VARVAR type SBR frame: %d\n",
 688                    ch_data->bs_num_env);
 689             return -1;
 690         }
 691
 692         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
 693
 694         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
 695             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
 696         for (i = 0; i < num_rel_trail; i++)
 697             ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - 1 - i] =
 698                 ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - i] - 2 * get_bits(gb, 2) - 2;
 699
 700         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
 701
 702         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env);
 703         break;
 704     }
 705
 706     if (bs_pointer > ch_data->bs_num_env + 1) {
 707         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 708                "Invalid bitstream, bs_pointer points to a middle noise border outside the time borders table: %d\n",
 709                bs_pointer);
 710         return -1;
 711     }
 712
 713     for (i = 1; i <= ch_data->bs_num_env; i++) {
 714         if (ch_data->t_env[i-1] > ch_data->t_env[i]) {
 715             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Non monotone time borders\n");
 716             return -1;
 717         }
 718     }
 719
 720     ch_data->bs_num_noise = (ch_data->bs_num_env > 1) + 1;
 721
 722     ch_data->t_q[0]                     = ch_data->t_env[0];
 723     ch_data->t_q[ch_data->bs_num_noise] = ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env];
 724     if (ch_data->bs_num_noise > 1) {
 725         unsigned int idx;
 726         if (ch_data->bs_frame_class == FIXFIX) {
 727             idx = ch_data->bs_num_env >> 1;
 728         } else if (ch_data->bs_frame_class & 1) { // FIXVAR or VARVAR
 729             idx = ch_data->bs_num_env - FFMAX(bs_pointer - 1, 1);
 730         } else { // VARFIX
 731             if (!bs_pointer)
 732                 idx = 1;
 733             else if (bs_pointer == 1)
 734                 idx = ch_data->bs_num_env - 1;
 735             else // bs_pointer > 1
 736                 idx = bs_pointer - 1;
 737         }
 738         ch_data->t_q[1] = ch_data->t_env[idx];
 739     }
 740
 741     ch_data->e_a[0] = -(ch_data->e_a[1] != bs_num_env_old); // l_APrev
 742     ch_data->e_a[1] = -1;
 743     if ((ch_data->bs_frame_class & 1) && bs_pointer) { // FIXVAR or VARVAR and bs_pointer != 0
 744         ch_data->e_a[1] = ch_data->bs_num_env + 1 - bs_pointer;
 745     } else if ((ch_data->bs_frame_class == 2) && (bs_pointer > 1)) // VARFIX and bs_pointer > 1
 746         ch_data->e_a[1] = bs_pointer - 1;
 747
 748     return 0;
 749 }
 750
 751 static void copy_sbr_grid(SBRData *dst, const SBRData *src) {
 752     //These variables are saved from the previous frame rather than copied
 753     dst->bs_freq_res[0]    = dst->bs_freq_res[dst->bs_num_env];
 754     dst->t_env_num_env_old = dst->t_env[dst->bs_num_env];
 755     dst->e_a[0]            = -(dst->e_a[1] != dst->bs_num_env);
 756
 757     //These variables are read from the bitstream and therefore copied
 758     memcpy(dst->bs_freq_res+1, src->bs_freq_res+1, sizeof(dst->bs_freq_res)-sizeof(*dst->bs_freq_res));
 759     memcpy(dst->t_env,         src->t_env,         sizeof(dst->t_env));
 760     memcpy(dst->t_q,           src->t_q,           sizeof(dst->t_q));
 761     dst->bs_num_env        = src->bs_num_env;
 762     dst->bs_amp_res        = src->bs_amp_res;
 763     dst->bs_num_noise      = src->bs_num_noise;
 764     dst->bs_frame_class    = src->bs_frame_class;
 765     dst->e_a[1]            = src->e_a[1];
 766 }
 767
 768 /// Read how the envelope and noise floor data is delta coded
 769 static void read_sbr_dtdf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
 770                           SBRData *ch_data)
 771 {
 772     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_env,   ch_data->bs_num_env);
 773     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_noise, ch_data->bs_num_noise);
 774 }
 775
 776 /// Read inverse filtering data
 777 static void read_sbr_invf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
 778                           SBRData *ch_data)
 779 {
 780     int i;
 781
 782     memcpy(ch_data->bs_invf_mode[1], ch_data->bs_invf_mode[0], 5 * sizeof(uint8_t));
 783     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
 784         ch_data->bs_invf_mode[0][i] = get_bits(gb, 2);
 785 }
 786
 787 static void read_sbr_envelope(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
 788                               SBRData *ch_data, int ch)
 789 {
 790     int bits;
 791     int i, j, k;
 792     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
 793     int t_lav, f_lav;
 794     const int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
 795     const int odd = sbr->n[1] & 1;
 796
 797     if (sbr->bs_coupling && ch) {
 798         if (ch_data->bs_amp_res) {
 799             bits   = 5;
 800             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
 801             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
 802             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
 803             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
 804         } else {
 805             bits   = 6;
 806             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
 807             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
 808             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
 809             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
 810         }
 811     } else {
 812         if (ch_data->bs_amp_res) {
 813             bits   = 6;
 814             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
 815             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
 816             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
 817             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
 818         } else {
 819             bits   = 7;
 820             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
 821             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
 822             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
 823             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
 824         }
 825     }
 826
 827     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env; i++) {
 828         if (ch_data->bs_df_env[i]) {
 829             // bs_freq_res[0] == bs_freq_res[bs_num_env] from prev frame
 830             if (ch_data->bs_freq_res[i + 1] == ch_data->bs_freq_res[i]) {
 831                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
 832                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
 833             } else if (ch_data->bs_freq_res[i + 1]) {
 834                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
 835                     k = (j + odd) >> 1; // find k such that f_tablelow[k] <= f_tablehigh[j] < f_tablelow[k + 1]
 836                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
 837                 }
 838             } else {
 839                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
 840                     k = j ? 2*j - odd : 0; // find k such that f_tablehigh[k] == f_tablelow[j]
 841                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
 842                 }
 843             }
 844         } else {
 845             ch_data->env_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, bits); // bs_env_start_value_balance
 846             for (j = 1; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
 847                 ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i + 1][j - 1] + delta * (get_vlc2(gb, f_huff, 9, 3) - f_lav);
 848         }
 849     }
 850
 851     //assign 0th elements of env_facs from last elements
 852     memcpy(ch_data->env_facs[0], ch_data->env_facs[ch_data->bs_num_env],
 853            sizeof(ch_data->env_facs[0]));
 854 }
 855
 856 static void read_sbr_noise(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
 857                            SBRData *ch_data, int ch)
 858 {
 859     int i, j;
 860     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
 861     int t_lav, f_lav;
 862     int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
 863
 864     if (sbr->bs_coupling && ch) {
 865         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB].table;
 866         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB];
 867         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
 868         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
 869     } else {
 870         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB].table;
 871         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB];
 872         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
 873         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
 874     }
 875
 876     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_noise; i++) {
 877         if (ch_data->bs_df_noise[i]) {
 878             for (j = 0; j < sbr->n_q; j++)
 879                 ch_data->noise_facs[i + 1][j] = ch_data->noise_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 2) - t_lav);
 880         } else {
 881             ch_data->noise_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, 5); // bs_noise_start_value_balance or bs_noise_start_value_level
 882             for (j = 1; j < sbr->n_q; j++)
 883                 ch_data->noise_facs[i + 1][j] = ch_data->noise_facs[i + 1][j - 1] + delta * (get_vlc2(gb, f_huff, 9, 3) - f_lav);
 884         }
 885     }
 886
 887     //assign 0th elements of noise_facs from last elements
 888     memcpy(ch_data->noise_facs[0], ch_data->noise_facs[ch_data->bs_num_noise],
 889            sizeof(ch_data->noise_facs[0]));
 890 }
 891
 892 static void read_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 893                                GetBitContext *gb,
 894                                int bs_extension_id, int *num_bits_left)
 895 {
 896     switch (bs_extension_id) {
 897     case EXTENSION_ID_PS:
 898         if (!ac->m4ac.ps) {
 899             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Parametric Stereo signaled to be not-present but was found in the bitstream.\n");
 900             skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
 901             *num_bits_left = 0;
 902         } else {
 903 #if 1
 904             *num_bits_left -= ff_ps_read_data(ac->avctx, gb, &sbr->ps, *num_bits_left);
 905 #else
 906             av_log_missing_feature(ac->avctx, "Parametric Stereo is", 0);
 907             skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
 908             *num_bits_left = 0;
 909 #endif
 910         }
 911         break;
 912     default:
 913         av_log_missing_feature(ac->avctx, "Reserved SBR extensions are", 1);
 914         skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
 915         *num_bits_left = 0;
 916         break;
 917     }
 918 }
 919
 920 static int read_sbr_single_channel_element(AACContext *ac,
 921                                             SpectralBandReplication *sbr,
 922                                             GetBitContext *gb)
 923 {
 924     if (get_bits1(gb)) // bs_data_extra
 925         skip_bits(gb, 4); // bs_reserved
 926
 927     if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
 928         return -1;
 929     read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 930     read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 931     read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 932     read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 933
 934     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
 935         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
 936
 937     return 0;
 938 }
 939
 940 static int read_sbr_channel_pair_element(AACContext *ac,
 941                                           SpectralBandReplication *sbr,
 942                                           GetBitContext *gb)
 943 {
 944     if (get_bits1(gb))    // bs_data_extra
 945         skip_bits(gb, 8); // bs_reserved
 946
 947     if ((sbr->bs_coupling = get_bits1(gb))) {
 948         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
 949             return -1;
 950         copy_sbr_grid(&sbr->data[1], &sbr->data[0]);
 951         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 952         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
 953         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 954         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[1], sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
 955         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sbr->data[0].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
 956         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 957         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 958         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
 959         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
 960     } else {
 961         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]) ||
 962             read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[1]))
 963             return -1;
 964         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 965         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
 966         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 967         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
 968         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 969         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
 970         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 971         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
 972     }
 973
 974     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
 975         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
 976     if ((sbr->data[1].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
 977         get_bits1_vector(gb, sbr->data[1].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
 978
 979     return 0;
 980 }
 981
 982 static unsigned int read_sbr_data(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 983                                   GetBitContext *gb, int id_aac)
 984 {
 985     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
 986
 987     if (id_aac == TYPE_SCE || id_aac == TYPE_CCE) {
 988         if (read_sbr_single_channel_element(ac, sbr, gb)) {
 989             sbr->start = 0;
 990             return get_bits_count(gb) - cnt;
 991         }
 992     } else if (id_aac == TYPE_CPE) {
 993         if (read_sbr_channel_pair_element(ac, sbr, gb)) {
 994             sbr->start = 0;
 995             return get_bits_count(gb) - cnt;
 996         }
 997     } else {
 998         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 999             "Invalid bitstream - cannot apply SBR to element type %d\n", id_aac);
1000         sbr->start = 0;
1001         return get_bits_count(gb) - cnt;
1002     }
1003     if (get_bits1(gb)) { // bs_extended_data
1004         int num_bits_left = get_bits(gb, 4); // bs_extension_size
1005         if (num_bits_left == 15)
1006             num_bits_left += get_bits(gb, 8); // bs_esc_count
1007
1008         num_bits_left <<= 3;
1009         while (num_bits_left > 7) {
1010             num_bits_left -= 2;
1011             read_sbr_extension(ac, sbr, gb, get_bits(gb, 2), &num_bits_left); // bs_extension_id
1012         }
1013         if (num_bits_left < 0) {
1014             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "SBR Extension over read.\n");
1015         }
1016         if (num_bits_left > 0)
1017             skip_bits(gb, num_bits_left);
1018     }
1019
1020     return get_bits_count(gb) - cnt;
1021 }
1022
1023 static void sbr_reset(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
1024 {
1025     int err;
1026     err = sbr_make_f_master(ac, sbr, &sbr->spectrum_params);
1027     if (err >= 0)
1028         err = sbr_make_f_derived(ac, sbr);
1029     if (err < 0) {
1030         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1031                "SBR reset failed. Switching SBR to pure upsampling mode.\n");
1032         sbr->start = 0;
1033     }
1034 }
1035
1036 /**
1037  * Decode Spectral Band Replication extension data; reference: table 4.55.
1038  *
1039  * @param   crc flag indicating the presence of CRC checksum
1040  * @param   cnt length of TYPE_FIL syntactic element in bytes
1041  *
1042  * @return  Returns number of bytes consumed from the TYPE_FIL element.
1043  */
1044 int ff_decode_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1045                             GetBitContext *gb_host, int crc, int cnt, int id_aac)
1046 {
1047     unsigned int num_sbr_bits = 0, num_align_bits;
1048     unsigned bytes_read;
1049     GetBitContext gbc = *gb_host, *gb = &gbc;
1050     skip_bits_long(gb_host, cnt*8 - 4);
1051
1052     sbr->reset = 0;
1053
1054     if (!sbr->sample_rate)
1055         sbr->sample_rate = 2 * ac->m4ac.sample_rate; //TODO use the nominal sample rate for arbitrary sample rate support
1056     if (!ac->m4ac.ext_sample_rate)
1057         ac->m4ac.ext_sample_rate = 2 * ac->m4ac.sample_rate;
1058
1059     if (crc) {
1060         skip_bits(gb, 10); // bs_sbr_crc_bits; TODO - implement CRC check
1061         num_sbr_bits += 10;
1062     }
1063
1064     //Save some state from the previous frame.
1065     sbr->kx[0] = sbr->kx[1];
1066     sbr->m[0] = sbr->m[1];
1067
1068     num_sbr_bits++;
1069     if (get_bits1(gb)) // bs_header_flag
1070         num_sbr_bits += read_sbr_header(sbr, gb);
1071
1072     if (sbr->reset)
1073         sbr_reset(ac, sbr);
1074
1075     if (sbr->start)
1076         num_sbr_bits  += read_sbr_data(ac, sbr, gb, id_aac);
1077
1078     num_align_bits = ((cnt << 3) - 4 - num_sbr_bits) & 7;
1079     bytes_read = ((num_sbr_bits + num_align_bits + 4) >> 3);
1080
1081     if (bytes_read > cnt) {
1082         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1083                "Expected to read %d SBR bytes actually read %d.\n", cnt, bytes_read);
1084     }
1085     return cnt;
1086 }
1087
1088 /// Dequantization and stereo decoding (14496-3 sp04 p203)
1089 static void sbr_dequant(SpectralBandReplication *sbr, int id_aac)
1090 {
1091     int k, e;
1092     int ch;
1093
1094     if (id_aac == TYPE_CPE && sbr->bs_coupling) {
1095         float alpha      = sbr->data[0].bs_amp_res ?  1.0f :  0.5f;
1096         float pan_offset = sbr->data[0].bs_amp_res ? 12.0f : 24.0f;
1097         for (e = 1; e <= sbr->data[0].bs_num_env; e++) {
1098             for (k = 0; k < sbr->n[sbr->data[0].bs_freq_res[e]]; k++) {
1099                 float temp1 = exp2f(sbr->data[0].env_facs[e][k] * alpha + 7.0f);
1100                 float temp2 = exp2f((pan_offset - sbr->data[1].env_facs[e][k]) * alpha);
1101                 float fac   = temp1 / (1.0f + temp2);
1102                 sbr->data[0].env_facs[e][k] = fac;
1103                 sbr->data[1].env_facs[e][k] = fac * temp2;
1104             }
1105         }
1106         for (e = 1; e <= sbr->data[0].bs_num_noise; e++) {
1107             for (k = 0; k < sbr->n_q; k++) {
1108                 float temp1 = exp2f(NOISE_FLOOR_OFFSET - sbr->data[0].noise_facs[e][k] + 1);
1109                 float temp2 = exp2f(12 - sbr->data[1].noise_facs[e][k]);
1110                 float fac   = temp1 / (1.0f + temp2);
1111                 sbr->data[0].noise_facs[e][k] = fac;
1112                 sbr->data[1].noise_facs[e][k] = fac * temp2;
1113             }
1114         }
1115     } else { // SCE or one non-coupled CPE
1116         for (ch = 0; ch < (id_aac == TYPE_CPE) + 1; ch++) {
1117             float alpha = sbr->data[ch].bs_amp_res ? 1.0f : 0.5f;
1118             for (e = 1; e <= sbr->data[ch].bs_num_env; e++)
1119                 for (k = 0; k < sbr->n[sbr->data[ch].bs_freq_res[e]]; k++)
1120                     sbr->data[ch].env_facs[e][k] =
1121                         exp2f(alpha * sbr->data[ch].env_facs[e][k] + 6.0f);
1122             for (e = 1; e <= sbr->data[ch].bs_num_noise; e++)
1123                 for (k = 0; k < sbr->n_q; k++)
1124                     sbr->data[ch].noise_facs[e][k] =
1125                         exp2f(NOISE_FLOOR_OFFSET - sbr->data[ch].noise_facs[e][k]);
1126         }
1127     }
1128 }
1129
1130 /**
1131  * Analysis QMF Bank (14496-3 sp04 p206)
1132  *
1133  * @param   x       pointer to the beginning of the first sample window
1134  * @param   W       array of complex-valued samples split into subbands
1135  */
1136 static void sbr_qmf_analysis(DSPContext *dsp, FFTContext *mdct, const float *in, float *x,
1137                              float z[320], float W[2][32][32][2],
1138                              float scale)
1139 {
1140     int i, k;
1141     memcpy(W[0], W[1], sizeof(W[0]));
1142     memcpy(x    , x+1024, (320-32)*sizeof(x[0]));
1143     if (scale != 1.0f)
1144         dsp->vector_fmul_scalar(x+288, in, scale, 1024);
1145     else
1146         memcpy(x+288, in, 1024*sizeof(*x));
1147     for (i = 0; i < 32; i++) { // numTimeSlots*RATE = 16*2 as 960 sample frames
1148                                // are not supported
1149         dsp->vector_fmul_reverse(z, sbr_qmf_window_ds, x, 320);
1150         for (k = 0; k < 64; k++) {
1151             float f = z[k] + z[k + 64] + z[k + 128] + z[k + 192] + z[k + 256];
1152             z[k] = f;
1153         }
1154         //Shuffle to IMDCT
1155         z[64] = z[0];
1156         for (k = 1; k < 32; k++) {
1157             z[64+2*k-1] =  z[   k];
1158             z[64+2*k  ] = -z[64-k];
1159         }
1160         z[64+63] = z[32];
1161
1162         ff_imdct_half(mdct, z, z+64);
1163         for (k = 0; k < 32; k++) {
1164             W[1][i][k][0] = -z[63-k];
1165             W[1][i][k][1] = z[k];
1166         }
1167         x += 32;
1168     }
1169 }
1170
1171 /**
1172  * Synthesis QMF Bank (14496-3 sp04 p206) and Downsampled Synthesis QMF Bank
1173  * (14496-3 sp04 p206)
1174  */
1175 static void sbr_qmf_synthesis(DSPContext *dsp, FFTContext *mdct,
1176                               float *out, float X[2][38][64],
1177                               float mdct_buf[2][64],
1178                               float *v0, int *v_off, const unsigned int div,
1179                               float bias, float scale)
1180 {
1181     int i, n;
1182     const float *sbr_qmf_window = div ? sbr_qmf_window_ds : sbr_qmf_window_us;
1183     int scale_and_bias = scale != 1.0f || bias != 0.0f;
1184     float *v;
1185     for (i = 0; i < 32; i++) {
1186         if (*v_off == 0) {
1187             int saved_samples = (1280 - 128) >> div;
1188             memcpy(&v0[SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples], v0, saved_samples * sizeof(float));
1189             *v_off = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples - (128 >> div);
1190         } else {
1191             *v_off -= 128 >> div;
1192         }
1193         v = v0 + *v_off;
1194         if (div) {
1195             for (n = 0; n < 32; n++) {
1196                 X[0][i][   n] = -X[0][i][n];
1197                 X[0][i][32+n] =  X[1][i][31-n];
1198             }
1199             ff_imdct_half(mdct, mdct_buf[0], X[0][i]);
1200             for (n = 0; n < 32; n++) {
1201                 v[     n] =  mdct_buf[0][63 - 2*n];
1202                 v[63 - n] = -mdct_buf[0][62 - 2*n];
1203             }
1204         } else {
1205             for (n = 1; n < 64; n+=2) {
1206                 X[1][i][n] = -X[1][i][n];
1207             }
1208             ff_imdct_half(mdct, mdct_buf[0], X[0][i]);
1209             ff_imdct_half(mdct, mdct_buf[1], X[1][i]);
1210             for (n = 0; n < 64; n++) {
1211                 v[      n] = -mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1212                 v[127 - n] =  mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1213             }
1214         }
1215         dsp->vector_fmul_add(out, v                , sbr_qmf_window               , zero64, 64 >> div);
1216         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 192 >> div), sbr_qmf_window + ( 64 >> div), out   , 64 >> div);
1217         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 256 >> div), sbr_qmf_window + (128 >> div), out   , 64 >> div);
1218         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 448 >> div), sbr_qmf_window + (192 >> div), out   , 64 >> div);
1219         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 512 >> div), sbr_qmf_window + (256 >> div), out   , 64 >> div);
1220         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 704 >> div), sbr_qmf_window + (320 >> div), out   , 64 >> div);
1221         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 768 >> div), sbr_qmf_window + (384 >> div), out   , 64 >> div);
1222         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 960 >> div), sbr_qmf_window + (448 >> div), out   , 64 >> div);
1223         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1024 >> div), sbr_qmf_window + (512 >> div), out   , 64 >> div);
1224         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1216 >> div), sbr_qmf_window + (576 >> div), out   , 64 >> div);
1225         if (scale_and_bias)
1226             for (n = 0; n < 64 >> div; n++)
1227                 out[n] = out[n] * scale + bias;
1228         out += 64 >> div;
1229     }
1230 }
1231
1232 static void autocorrelate(const float x[40][2], float phi[3][2][2], int lag)
1233 {
1234     int i;
1235     float real_sum = 0.0f;
1236     float imag_sum = 0.0f;
1237     if (lag) {
1238         for (i = 1; i < 38; i++) {
1239             real_sum += x[i][0] * x[i+lag][0] + x[i][1] * x[i+lag][1];
1240             imag_sum += x[i][0] * x[i+lag][1] - x[i][1] * x[i+lag][0];
1241         }
1242         phi[2-lag][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[lag][0] + x[ 0][1] * x[lag][1];
1243         phi[2-lag][1][1] = imag_sum + x[ 0][0] * x[lag][1] - x[ 0][1] * x[lag][0];
1244         if (lag == 1) {
1245             phi[0][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[39][0] + x[38][1] * x[39][1];
1246             phi[0][0][1] = imag_sum + x[38][0] * x[39][1] - x[38][1] * x[39][0];
1247         }
1248     } else {
1249         for (i = 1; i < 38; i++) {
1250             real_sum += x[i][0] * x[i][0] + x[i][1] * x[i][1];
1251         }
1252         phi[2][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[ 0][0] + x[ 0][1] * x[ 0][1];
1253         phi[1][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[38][0] + x[38][1] * x[38][1];
1254     }
1255 }
1256
1257 /** High Frequency Generation (14496-3 sp04 p214+) and Inverse Filtering
1258  * (14496-3 sp04 p214)
1259  * Warning: This routine does not seem numerically stable.
1260  */
1261 static void sbr_hf_inverse_filter(float (*alpha0)[2], float (*alpha1)[2],
1262                                   const float X_low[32][40][2], int k0)
1263 {
1264     int k;
1265     for (k = 0; k < k0; k++) {
1266         float phi[3][2][2], dk;
1267
1268         autocorrelate(X_low[k], phi, 0);
1269         autocorrelate(X_low[k], phi, 1);
1270         autocorrelate(X_low[k], phi, 2);
1271
1272         dk =  phi[2][1][0] * phi[1][0][0] -
1273              (phi[1][1][0] * phi[1][1][0] + phi[1][1][1] * phi[1][1][1]) / 1.000001f;
1274
1275         if (!dk) {
1276             alpha1[k][0] = 0;
1277             alpha1[k][1] = 0;
1278         } else {
1279             float temp_real, temp_im;
1280             temp_real = phi[0][0][0] * phi[1][1][0] -
1281                         phi[0][0][1] * phi[1][1][1] -
1282                         phi[0][1][0] * phi[1][0][0];
1283             temp_im   = phi[0][0][0] * phi[1][1][1] +
1284                         phi[0][0][1] * phi[1][1][0] -
1285                         phi[0][1][1] * phi[1][0][0];
1286
1287             alpha1[k][0] = temp_real / dk;
1288             alpha1[k][1] = temp_im   / dk;
1289         }
1290
1291         if (!phi[1][0][0]) {
1292             alpha0[k][0] = 0;
1293             alpha0[k][1] = 0;
1294         } else {
1295             float temp_real, temp_im;
1296             temp_real = phi[0][0][0] + alpha1[k][0] * phi[1][1][0] +
1297                                        alpha1[k][1] * phi[1][1][1];
1298             temp_im   = phi[0][0][1] + alpha1[k][1] * phi[1][1][0] -
1299                                        alpha1[k][0] * phi[1][1][1];
1300
1301             alpha0[k][0] = -temp_real / phi[1][0][0];
1302             alpha0[k][1] = -temp_im   / phi[1][0][0];
1303         }
1304
1305         if (alpha1[k][0] * alpha1[k][0] + alpha1[k][1] * alpha1[k][1] >= 16.0f ||
1306            alpha0[k][0] * alpha0[k][0] + alpha0[k][1] * alpha0[k][1] >= 16.0f) {
1307             alpha1[k][0] = 0;
1308             alpha1[k][1] = 0;
1309             alpha0[k][0] = 0;
1310             alpha0[k][1] = 0;
1311         }
1312     }
1313 }
1314
1315 /// Chirp Factors (14496-3 sp04 p214)
1316 static void sbr_chirp(SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1317 {
1318     int i;
1319     float new_bw;
1320     static const float bw_tab[] = { 0.0f, 0.75f, 0.9f, 0.98f };
1321
1322     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++) {
1323         if (ch_data->bs_invf_mode[0][i] + ch_data->bs_invf_mode[1][i] == 1) {
1324             new_bw = 0.6f;
1325         } else
1326             new_bw = bw_tab[ch_data->bs_invf_mode[0][i]];
1327
1328         if (new_bw < ch_data->bw_array[i]) {
1329             new_bw = 0.75f    * new_bw + 0.25f    * ch_data->bw_array[i];
1330         } else
1331             new_bw = 0.90625f * new_bw + 0.09375f * ch_data->bw_array[i];
1332         ch_data->bw_array[i] = new_bw < 0.015625f ? 0.0f : new_bw;
1333     }
1334 }
1335
1336 /// Generate the subband filtered lowband
1337 static int sbr_lf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1338                       float X_low[32][40][2], const float W[2][32][32][2])
1339 {
1340     int i, k;
1341     const int t_HFGen = 8;
1342     const int i_f = 32;
1343     memset(X_low, 0, 32*sizeof(*X_low));
1344     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1345         for (i = t_HFGen; i < i_f + t_HFGen; i++) {
1346             X_low[k][i][0] = W[1][i - t_HFGen][k][0];
1347             X_low[k][i][1] = W[1][i - t_HFGen][k][1];
1348         }
1349     }
1350     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1351         for (i = 0; i < t_HFGen; i++) {
1352             X_low[k][i][0] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][0];
1353             X_low[k][i][1] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][1];
1354         }
1355     }
1356     return 0;
1357 }
1358
1359 /// High Frequency Generator (14496-3 sp04 p215)
1360 static int sbr_hf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1361                       float X_high[64][40][2], const float X_low[32][40][2],
1362                       const float (*alpha0)[2], const float (*alpha1)[2],
1363                       const float bw_array[5], const uint8_t *t_env,
1364                       int bs_num_env)
1365 {
1366     int i, j, x;
1367     int g = 0;
1368     int k = sbr->kx[1];
1369     for (j = 0; j < sbr->num_patches; j++) {
1370         for (x = 0; x < sbr->patch_num_subbands[j]; x++, k++) {
1371             float alpha[4];
1372             const int p = sbr->patch_start_subband[j] + x;
1373             while (g <= sbr->n_q && k >= sbr->f_tablenoise[g])
1374                 g++;
1375             g--;
1376
1377             if (g < 0) {
1378                 av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1379                        "ERROR : no subband found for frequency %d\n", k);
1380                 return -1;
1381             }
1382
1383             alpha[0] = alpha1[p][0] * bw_array[g] * bw_array[g];
1384             alpha[1] = alpha1[p][1] * bw_array[g] * bw_array[g];
1385             alpha[2] = alpha0[p][0] * bw_array[g];
1386             alpha[3] = alpha0[p][1] * bw_array[g];
1387
1388             for (i = 2 * t_env[0]; i < 2 * t_env[bs_num_env]; i++) {
1389                 const int idx = i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1390                 X_high[k][idx][0] =
1391                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[0] -
1392                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[1] +
1393                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[2] -
1394                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[3] +
1395                     X_low[p][idx][0];
1396                 X_high[k][idx][1] =
1397                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[0] +
1398                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[1] +
1399                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[2] +
1400                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[3] +
1401                     X_low[p][idx][1];
1402             }
1403         }
1404     }
1405     if (k < sbr->m[1] + sbr->kx[1])
1406         memset(X_high + k, 0, (sbr->m[1] + sbr->kx[1] - k) * sizeof(*X_high));
1407
1408     return 0;
1409 }
1410
1411 /// Generate the subband filtered lowband
1412 static int sbr_x_gen(SpectralBandReplication *sbr, float X[2][38][64],
1413                      const float X_low[32][40][2], const float Y[2][38][64][2],
1414                      int ch)
1415 {
1416     int k, i;
1417     const int i_f = 32;
1418     const int i_Temp = FFMAX(2*sbr->data[ch].t_env_num_env_old - i_f, 0);
1419     memset(X, 0, 2*sizeof(*X));
1420     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1421         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1422             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1423             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1424         }
1425     }
1426     for (; k < sbr->kx[0] + sbr->m[0]; k++) {
1427         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1428             X[0][i][k] = Y[0][i + i_f][k][0];
1429             X[1][i][k] = Y[0][i + i_f][k][1];
1430         }
1431     }
1432
1433     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1434         for (i = i_Temp; i < 38; i++) {
1435             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1436             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1437         }
1438     }
1439     for (; k < sbr->kx[1] + sbr->m[1]; k++) {
1440         for (i = i_Temp; i < i_f; i++) {
1441             X[0][i][k] = Y[1][i][k][0];
1442             X[1][i][k] = Y[1][i][k][1];
1443         }
1444     }
1445     return 0;
1446 }
1447
1448 /** High Frequency Adjustment (14496-3 sp04 p217) and Mapping
1449  * (14496-3 sp04 p217)
1450  */
1451 static void sbr_mapping(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1452                         SBRData *ch_data, int e_a[2])
1453 {
1454     int e, i, m;
1455
1456     memset(ch_data->s_indexmapped[1], 0, 7*sizeof(ch_data->s_indexmapped[1]));
1457     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1458         const unsigned int ilim = sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]];
1459         uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1460         int k;
1461
1462         for (i = 0; i < ilim; i++)
1463             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++)
1464                 sbr->e_origmapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->env_facs[e+1][i];
1465
1466         // ch_data->bs_num_noise > 1 => 2 noise floors
1467         k = (ch_data->bs_num_noise > 1) && (ch_data->t_env[e] >= ch_data->t_q[1]);
1468         for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
1469             for (m = sbr->f_tablenoise[i]; m < sbr->f_tablenoise[i + 1]; m++)
1470                 sbr->q_mapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->noise_facs[k+1][i];
1471
1472         for (i = 0; i < sbr->n[1]; i++) {
1473             if (ch_data->bs_add_harmonic_flag) {
1474                 const unsigned int m_midpoint =
1475                     (sbr->f_tablehigh[i] + sbr->f_tablehigh[i + 1]) >> 1;
1476
1477                 ch_data->s_indexmapped[e + 1][m_midpoint - sbr->kx[1]] = ch_data->bs_add_harmonic[i] *
1478                     (e >= e_a[1] || (ch_data->s_indexmapped[0][m_midpoint - sbr->kx[1]] == 1));
1479             }
1480         }
1481
1482         for (i = 0; i < ilim; i++) {
1483             int additional_sinusoid_present = 0;
1484             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++) {
1485                 if (ch_data->s_indexmapped[e + 1][m - sbr->kx[1]]) {
1486                     additional_sinusoid_present = 1;
1487                     break;
1488                 }
1489             }
1490             memset(&sbr->s_mapped[e][table[i] - sbr->kx[1]], additional_sinusoid_present,
1491                    (table[i + 1] - table[i]) * sizeof(sbr->s_mapped[e][0]));
1492         }
1493     }
1494
1495     memcpy(ch_data->s_indexmapped[0], ch_data->s_indexmapped[ch_data->bs_num_env], sizeof(ch_data->s_indexmapped[0]));
1496 }
1497
1498 /// Estimation of current envelope (14496-3 sp04 p218)
1499 static void sbr_env_estimate(float (*e_curr)[48], float X_high[64][40][2],
1500                              SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1501 {
1502     int e, i, m;
1503
1504     if (sbr->bs_interpol_freq) {
1505         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1506             const float recip_env_size = 0.5f / (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1507             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1508             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1509
1510             for (m = 0; m < sbr->m[1]; m++) {
1511                 float sum = 0.0f;
1512
1513                 for (i = ilb; i < iub; i++) {
1514                     sum += X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] +
1515                            X_high[m + sbr->kx[1]][i][1] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][1];
1516                 }
1517                 e_curr[e][m] = sum * recip_env_size;
1518             }
1519         }
1520     } else {
1521         int k, p;
1522
1523         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1524             const int env_size = 2 * (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1525             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1526             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1527             const uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1528
1529             for (p = 0; p < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]]; p++) {
1530                 float sum = 0.0f;
1531                 const int den = env_size * (table[p + 1] - table[p]);
1532
1533                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1534                     for (i = ilb; i < iub; i++) {
1535                         sum += X_high[k][i][0] * X_high[k][i][0] +
1536                                X_high[k][i][1] * X_high[k][i][1];
1537                     }
1538                 }
1539                 sum /= den;
1540                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1541                     e_curr[e][k - sbr->kx[1]] = sum;
1542                 }
1543             }
1544         }
1545     }
1546 }
1547
1548 /**
1549  * Calculation of levels of additional HF signal components (14496-3 sp04 p219)
1550  * and Calculation of gain (14496-3 sp04 p219)
1551  */
1552 static void sbr_gain_calc(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1553                           SBRData *ch_data, const int e_a[2])
1554 {
1555     int e, k, m;
1556     // max gain limits : -3dB, 0dB, 3dB, inf dB (limiter off)
1557     static const float limgain[4] = { 0.70795, 1.0, 1.41254, 10000000000 };
1558
1559     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1560         int delta = !((e == e_a[1]) || (e == e_a[0]));
1561         for (k = 0; k < sbr->n_lim; k++) {
1562             float gain_boost, gain_max;
1563             float sum[2] = { 0.0f, 0.0f };
1564             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1565                 const float temp = sbr->e_origmapped[e][m] / (1.0f + sbr->q_mapped[e][m]);
1566                 sbr->q_m[e][m] = sqrtf(temp * sbr->q_mapped[e][m]);
1567                 sbr->s_m[e][m] = sqrtf(temp * ch_data->s_indexmapped[e + 1][m]);
1568                 if (!sbr->s_mapped[e][m]) {
1569                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] /
1570                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1571                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m] * delta)));
1572                 } else {
1573                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] * sbr->q_mapped[e][m] /
1574                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1575                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m])));
1576                 }
1577             }
1578             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1579                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1580                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m];
1581             }
1582             gain_max = limgain[sbr->bs_limiter_gains] * sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1583             gain_max = FFMIN(100000.f, gain_max);
1584             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1585                 float q_m_max   = sbr->q_m[e][m] * gain_max / sbr->gain[e][m];
1586                 sbr->q_m[e][m]  = FFMIN(sbr->q_m[e][m], q_m_max);
1587                 sbr->gain[e][m] = FFMIN(sbr->gain[e][m], gain_max);
1588             }
1589             sum[0] = sum[1] = 0.0f;
1590             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1591                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1592                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m] * sbr->gain[e][m] * sbr->gain[e][m]
1593                           + sbr->s_m[e][m] * sbr->s_m[e][m]
1594                           + (delta && !sbr->s_m[e][m]) * sbr->q_m[e][m] * sbr->q_m[e][m];
1595             }
1596             gain_boost = sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1597             gain_boost = FFMIN(1.584893192f, gain_boost);
1598             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1599                 sbr->gain[e][m] *= gain_boost;
1600                 sbr->q_m[e][m]  *= gain_boost;
1601                 sbr->s_m[e][m]  *= gain_boost;
1602             }
1603         }
1604     }
1605 }
1606
1607 /// Assembling HF Signals (14496-3 sp04 p220)
1608 static void sbr_hf_assemble(float Y[2][38][64][2], const float X_high[64][40][2],
1609                             SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data,
1610                             const int e_a[2])
1611 {
1612     int e, i, j, m;
1613     const int h_SL = 4 * !sbr->bs_smoothing_mode;
1614     const int kx = sbr->kx[1];
1615     const int m_max = sbr->m[1];
1616     static const float h_smooth[5] = {
1617         0.33333333333333,
1618         0.30150283239582,
1619         0.21816949906249,
1620         0.11516383427084,
1621         0.03183050093751,
1622     };
1623     static const int8_t phi[2][4] = {
1624         {  1,  0, -1,  0}, // real
1625         {  0,  1,  0, -1}, // imaginary
1626     };
1627     float (*g_temp)[48] = ch_data->g_temp, (*q_temp)[48] = ch_data->q_temp;
1628     int indexnoise = ch_data->f_indexnoise;
1629     int indexsine  = ch_data->f_indexsine;
1630     memcpy(Y[0], Y[1], sizeof(Y[0]));
1631
1632     if (sbr->reset) {
1633         for (i = 0; i < h_SL; i++) {
1634             memcpy(g_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->gain[0], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1635             memcpy(q_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->q_m[0],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1636         }
1637     } else if (h_SL) {
1638         memcpy(g_temp[2*ch_data->t_env[0]], g_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(g_temp[0]));
1639         memcpy(q_temp[2*ch_data->t_env[0]], q_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(q_temp[0]));
1640     }
1641
1642     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1643         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1644             memcpy(g_temp[h_SL + i], sbr->gain[e], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1645             memcpy(q_temp[h_SL + i], sbr->q_m[e],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1646         }
1647     }
1648
1649     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1650         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1651             int phi_sign = (1 - 2*(kx & 1));
1652
1653             if (h_SL && e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1654                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1655                     const int idx1 = i + h_SL;
1656                     float g_filt = 0.0f;
1657                     for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1658                         g_filt += g_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1659                     Y[1][i][m + kx][0] =
1660                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1661                     Y[1][i][m + kx][1] =
1662                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1663                 }
1664             } else {
1665                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1666                     const float g_filt = g_temp[i + h_SL][m];
1667                     Y[1][i][m + kx][0] =
1668                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1669                     Y[1][i][m + kx][1] =
1670                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1671                 }
1672             }
1673
1674             if (e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1675                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1676                     indexnoise = (indexnoise + 1) & 0x1ff;
1677                     if (sbr->s_m[e][m]) {
1678                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1679                             sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1680                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1681                             sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1682                     } else {
1683                         float q_filt;
1684                         if (h_SL) {
1685                             const int idx1 = i + h_SL;
1686                             q_filt = 0.0f;
1687                             for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1688                                 q_filt += q_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1689                         } else {
1690                             q_filt = q_temp[i][m];
1691                         }
1692                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1693                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][0];
1694                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1695                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][1];
1696                     }
1697                     phi_sign = -phi_sign;
1698                 }
1699             } else {
1700                 indexnoise = (indexnoise + m_max) & 0x1ff;
1701                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1702                     Y[1][i][m + kx][0] +=
1703                         sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1704                     Y[1][i][m + kx][1] +=
1705                         sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1706                     phi_sign = -phi_sign;
1707                 }
1708             }
1709             indexsine = (indexsine + 1) & 3;
1710         }
1711     }
1712     ch_data->f_indexnoise = indexnoise;
1713     ch_data->f_indexsine  = indexsine;
1714 }
1715
1716 void ff_sbr_apply(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr, int id_aac,
1717                   float* L, float* R)
1718 {
1719     int downsampled = ac->m4ac.ext_sample_rate < sbr->sample_rate;
1720     int ch;
1721     int nch = (id_aac == TYPE_CPE) ? 2 : 1;
1722
1723     if (sbr->start) {
1724         sbr_dequant(sbr, id_aac);
1725     }
1726     for (ch = 0; ch < nch; ch++) {
1727         /* decode channel */
1728         sbr_qmf_analysis(&ac->dsp, &sbr->mdct_ana, ch ? R : L, sbr->data[ch].analysis_filterbank_samples,
1729                          (float*)sbr->qmf_filter_scratch,
1730                          sbr->data[ch].W, 1/(-1024 * ac->sf_scale));
1731         sbr_lf_gen(ac, sbr, sbr->X_low, sbr->data[ch].W);
1732         if (sbr->start) {
1733             sbr_hf_inverse_filter(sbr->alpha0, sbr->alpha1, sbr->X_low, sbr->k[0]);
1734             sbr_chirp(sbr, &sbr->data[ch]);
1735             sbr_hf_gen(ac, sbr, sbr->X_high, sbr->X_low, sbr->alpha0, sbr->alpha1,
1736                        sbr->data[ch].bw_array, sbr->data[ch].t_env,
1737                        sbr->data[ch].bs_num_env);
1738
1739             // hf_adj
1740             sbr_mapping(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1741             sbr_env_estimate(sbr->e_curr, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch]);
1742             sbr_gain_calc(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1743             sbr_hf_assemble(sbr->data[ch].Y, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch],
1744                             sbr->data[ch].e_a);
1745         }
1746
1747         /* synthesis */
1748         sbr_x_gen(sbr, sbr->X[ch], sbr->X_low, sbr->data[ch].Y, ch);
1749     }
1750
1751     if (ac->m4ac.ps == 1) {
1752         if (sbr->ps.start) {
1753             ff_ps_apply(ac->avctx, &sbr->ps, sbr->X[0], sbr->X[1], sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
1754         } else {
1755             memcpy(sbr->X[1], sbr->X[0], sizeof(sbr->X[0]));
1756         }
1757         nch = 2;
1758     }
1759
1760     sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, L, sbr->X[0], sbr->qmf_filter_scratch,
1761                       sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples,
1762                       &sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples_offset,
1763                       downsampled,
1764                       ac->add_bias, -1024 * ac->sf_scale);
1765     if (nch == 2)
1766         sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, R, sbr->X[1], sbr->qmf_filter_scratch,
1767                           sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples,
1768                           &sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples_offset,
1769                           downsampled,
1770                           ac->add_bias, -1024 * ac->sf_scale);
1771 }