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 libavcodec/aacsbr.c
  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
  35 #include <stdint.h>
  36 #include <float.h>
  37
  38 #define ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET 2
  39 #define NOISE_FLOOR_OFFSET 6.0f
  40
  41 /**
  42  * SBR VLC tables
  43  */
  44 enum {
  45     T_HUFFMAN_ENV_1_5DB,
  46     F_HUFFMAN_ENV_1_5DB,
  47     T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB,
  48     F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB,
  49     T_HUFFMAN_ENV_3_0DB,
  50     F_HUFFMAN_ENV_3_0DB,
  51     T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB,
  52     F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB,
  53     T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB,
  54     T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB,
  55 };
  56
  57 /**
  58  * bs_frame_class - frame class of current SBR frame (14496-3 sp04 p98)
  59  */
  60 enum {
  61     FIXFIX,
  62     FIXVAR,
  63     VARFIX,
  64     VARVAR,
  65 };
  66
  67 enum {
  68     EXTENSION_ID_PS = 2,
  69 };
  70
  71 static VLC vlc_sbr[10];
  72 static const int8_t vlc_sbr_lav[10] =
  73     { 60, 60, 24, 24, 31, 31, 12, 12, 31, 12 };
  74 static DECLARE_ALIGNED(16, float, analysis_cos_pre)[64];
  75 static DECLARE_ALIGNED(16, float, analysis_sin_pre)[64];
  76 static DECLARE_ALIGNED(16, float, analysis_cossin_post)[32][2];
  77 static const DECLARE_ALIGNED(16, float, zero64)[64];
  78
  79 #define SBR_INIT_VLC_STATIC(num, size) \
  80     INIT_VLC_STATIC(&vlc_sbr[num], 9, sbr_tmp[num].table_size / sbr_tmp[num].elem_size,     \
  81                     sbr_tmp[num].sbr_bits ,                      1,                      1, \
  82                     sbr_tmp[num].sbr_codes, sbr_tmp[num].elem_size, sbr_tmp[num].elem_size, \
  83                     size)
  84
  85 #define SBR_VLC_ROW(name) \
  86     { name ## _codes, name ## _bits, sizeof(name ## _codes), sizeof(name ## _codes[0]) }
  87
  88 av_cold void ff_aac_sbr_init(void)
  89 {
  90     int n, k;
  91     static const struct {
  92         const void *sbr_codes, *sbr_bits;
  93         const unsigned int table_size, elem_size;
  94     } sbr_tmp[] = {
  95         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_1_5dB),
  96         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_1_5dB),
  97         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_bal_1_5dB),
  98         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_bal_1_5dB),
  99         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_3_0dB),
 100         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_3_0dB),
 101         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_bal_3_0dB),
 102         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_bal_3_0dB),
 103         SBR_VLC_ROW(t_huffman_noise_3_0dB),
 104         SBR_VLC_ROW(t_huffman_noise_bal_3_0dB),
 105     };
 106
 107     // SBR VLC table initialization
 108     SBR_INIT_VLC_STATIC(0, 1098);
 109     SBR_INIT_VLC_STATIC(1, 1092);
 110     SBR_INIT_VLC_STATIC(2, 768);
 111     SBR_INIT_VLC_STATIC(3, 1026);
 112     SBR_INIT_VLC_STATIC(4, 1058);
 113     SBR_INIT_VLC_STATIC(5, 1052);
 114     SBR_INIT_VLC_STATIC(6, 544);
 115     SBR_INIT_VLC_STATIC(7, 544);
 116     SBR_INIT_VLC_STATIC(8, 592);
 117     SBR_INIT_VLC_STATIC(9, 512);
 118
 119     for (n = 0; n < 64; n++) {
 120         float pre = M_PI * n / 64;
 121         analysis_cos_pre[n] = cosf(pre);
 122         analysis_sin_pre[n] = sinf(pre);
 123     }
 124     for (k = 0; k < 32; k++) {
 125         float post = M_PI * (k + 0.5) / 128;
 126         analysis_cossin_post[k][0] =  4.0 * cosf(post);
 127         analysis_cossin_post[k][1] = -4.0 * sinf(post);
 128     }
 129     for (n = 1; n < 320; n++)
 130         sbr_qmf_window_us[320 + n] = sbr_qmf_window_us[320 - n];
 131     sbr_qmf_window_us[384] = -sbr_qmf_window_us[384];
 132     sbr_qmf_window_us[512] = -sbr_qmf_window_us[512];
 133
 134     for (n = 0; n < 320; n++)
 135         sbr_qmf_window_ds[n] = sbr_qmf_window_us[2*n];
 136 }
 137
 138 av_cold void ff_aac_sbr_ctx_init(SpectralBandReplication *sbr)
 139 {
 140     sbr->kx[0] = sbr->kx[1] = 32; //Typo in spec, kx' inits to 32
 141     sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples_offset = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - (1280 - 128);
 142     sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples_offset = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - (1280 - 128);
 143     ff_mdct_init(&sbr->mdct, 7, 1, 1.0/64);
 144     ff_rdft_init(&sbr->rdft, 6, IDFT_R2C);
 145 }
 146
 147 av_cold void ff_aac_sbr_ctx_close(SpectralBandReplication *sbr)
 148 {
 149     ff_mdct_end(&sbr->mdct);
 150     ff_rdft_end(&sbr->rdft);
 151 }
 152
 153 static int qsort_comparison_function_int16(const void *a, const void *b)
 154 {
 155     return *(const int16_t *)a - *(const int16_t *)b;
 156 }
 157
 158 static inline int in_table_int16(const int16_t *table, int last_el, int16_t needle)
 159 {
 160     int i;
 161     for (i = 0; i <= last_el; i++)
 162         if (table[i] == needle)
 163             return 1;
 164     return 0;
 165 }
 166
 167 /// Limiter Frequency Band Table (14496-3 sp04 p198)
 168 static void sbr_make_f_tablelim(SpectralBandReplication *sbr)
 169 {
 170     int k;
 171     if (sbr->bs_limiter_bands > 0) {
 172         static const float bands_warped[3] = { 1.32715174233856803909f,   //2^(0.49/1.2)
 173                                                1.18509277094158210129f,   //2^(0.49/2)
 174                                                1.11987160404675912501f }; //2^(0.49/3)
 175         const float lim_bands_per_octave_warped = bands_warped[sbr->bs_limiter_bands - 1];
 176         int16_t patch_borders[5];
 177         uint16_t *in = sbr->f_tablelim + 1, *out = sbr->f_tablelim;
 178
 179         patch_borders[0] = sbr->kx[1];
 180         for (k = 1; k <= sbr->num_patches; k++)
 181             patch_borders[k] = patch_borders[k-1] + sbr->patch_num_subbands[k-1];
 182
 183         memcpy(sbr->f_tablelim, sbr->f_tablelow,
 184                (sbr->n[0] + 1) * sizeof(sbr->f_tablelow[0]));
 185         if (sbr->num_patches > 1)
 186             memcpy(sbr->f_tablelim + sbr->n[0] + 1, patch_borders + 1,
 187                    (sbr->num_patches - 1) * sizeof(patch_borders[0]));
 188
 189         qsort(sbr->f_tablelim, sbr->num_patches + sbr->n[0],
 190               sizeof(sbr->f_tablelim[0]),
 191               qsort_comparison_function_int16);
 192
 193         sbr->n_lim = sbr->n[0] + sbr->num_patches - 1;
 194         while (out < sbr->f_tablelim + sbr->n_lim) {
 195             if (*in >= *out * lim_bands_per_octave_warped) {
 196                 *++out = *in++;
 197             } else if (*in == *out ||
 198                 !in_table_int16(patch_borders, sbr->num_patches, *in)) {
 199                 in++;
 200                 sbr->n_lim--;
 201             } else if (!in_table_int16(patch_borders, sbr->num_patches, *out)) {
 202                 *out = *in++;
 203                 sbr->n_lim--;
 204             } else {
 205                 *++out = *in++;
 206             }
 207         }
 208     } else {
 209         sbr->f_tablelim[0] = sbr->f_tablelow[0];
 210         sbr->f_tablelim[1] = sbr->f_tablelow[sbr->n[0]];
 211         sbr->n_lim = 1;
 212     }
 213 }
 214
 215 static unsigned int read_sbr_header(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb)
 216 {
 217     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
 218     uint8_t bs_header_extra_1;
 219     uint8_t bs_header_extra_2;
 220     int old_bs_limiter_bands = sbr->bs_limiter_bands;
 221     SpectrumParameters old_spectrum_params;
 222
 223     sbr->start = 1;
 224
 225     // Save last spectrum parameters variables to compare to new ones
 226     memcpy(&old_spectrum_params, &sbr->spectrum_params, sizeof(SpectrumParameters));
 227
 228     sbr->bs_amp_res_header              = get_bits1(gb);
 229     sbr->spectrum_params.bs_start_freq  = get_bits(gb, 4);
 230     sbr->spectrum_params.bs_stop_freq   = get_bits(gb, 4);
 231     sbr->spectrum_params.bs_xover_band  = get_bits(gb, 3);
 232                                           skip_bits(gb, 2); // bs_reserved
 233
 234     bs_header_extra_1 = get_bits1(gb);
 235     bs_header_extra_2 = get_bits1(gb);
 236
 237     if (bs_header_extra_1) {
 238         sbr->spectrum_params.bs_freq_scale  = get_bits(gb, 2);
 239         sbr->spectrum_params.bs_alter_scale = get_bits1(gb);
 240         sbr->spectrum_params.bs_noise_bands = get_bits(gb, 2);
 241     } else {
 242         sbr->spectrum_params.bs_freq_scale  = 2;
 243         sbr->spectrum_params.bs_alter_scale = 1;
 244         sbr->spectrum_params.bs_noise_bands = 2;
 245     }
 246
 247     // Check if spectrum parameters changed
 248     if (memcmp(&old_spectrum_params, &sbr->spectrum_params, sizeof(SpectrumParameters)))
 249         sbr->reset = 1;
 250
 251     if (bs_header_extra_2) {
 252         sbr->bs_limiter_bands  = get_bits(gb, 2);
 253         sbr->bs_limiter_gains  = get_bits(gb, 2);
 254         sbr->bs_interpol_freq  = get_bits1(gb);
 255         sbr->bs_smoothing_mode = get_bits1(gb);
 256     } else {
 257         sbr->bs_limiter_bands  = 2;
 258         sbr->bs_limiter_gains  = 2;
 259         sbr->bs_interpol_freq  = 1;
 260         sbr->bs_smoothing_mode = 1;
 261     }
 262
 263     if (sbr->bs_limiter_bands != old_bs_limiter_bands && !sbr->reset)
 264         sbr_make_f_tablelim(sbr);
 265
 266     return get_bits_count(gb) - cnt;
 267 }
 268
 269 static int array_min_int16(const int16_t *array, int nel)
 270 {
 271     int i, min = array[0];
 272     for (i = 1; i < nel; i++)
 273         min = FFMIN(array[i], min);
 274     return min;
 275 }
 276
 277 static void make_bands(int16_t* bands, int start, int stop, int num_bands)
 278 {
 279     int k, previous, present;
 280     float base, prod;
 281
 282     base = powf((float)stop / start, 1.0f / num_bands);
 283     prod = start;
 284     previous = start;
 285
 286     for (k = 0; k < num_bands-1; k++) {
 287         prod *= base;
 288         present  = lrintf(prod);
 289         bands[k] = present - previous;
 290         previous = present;
 291     }
 292     bands[num_bands-1] = stop - previous;
 293 }
 294
 295 static int check_n_master(AVCodecContext *avccontext, int n_master, int bs_xover_band)
 296 {
 297     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 298     if (n_master <= 0) {
 299         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "Invalid n_master: %d\n", n_master);
 300         return -1;
 301     }
 302     if (bs_xover_band >= n_master) {
 303         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR,
 304                "Invalid bitstream, crossover band index beyond array bounds: %d\n",
 305                bs_xover_band);
 306         return -1;
 307     }
 308     return 0;
 309 }
 310
 311 /// Master Frequency Band Table (14496-3 sp04 p194)
 312 static int sbr_make_f_master(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 313                              SpectrumParameters *spectrum)
 314 {
 315     unsigned int temp, max_qmf_subbands;
 316     unsigned int start_min, stop_min;
 317     int k;
 318     const int8_t *sbr_offset_ptr;
 319     int16_t stop_dk[13];
 320
 321     if (sbr->sample_rate < 32000) {
 322         temp = 3000;
 323     } else if (sbr->sample_rate < 64000) {
 324         temp = 4000;
 325     } else
 326         temp = 5000;
 327
 328     start_min = ((temp << 7) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
 329     stop_min  = ((temp << 8) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
 330
 331     switch (sbr->sample_rate) {
 332     case 16000:
 333         sbr_offset_ptr = sbr_offset[0];
 334         break;
 335     case 22050:
 336         sbr_offset_ptr = sbr_offset[1];
 337         break;
 338     case 24000:
 339         sbr_offset_ptr = sbr_offset[2];
 340         break;
 341     case 32000:
 342         sbr_offset_ptr = sbr_offset[3];
 343         break;
 344     case 44100: case 48000: case 64000:
 345         sbr_offset_ptr = sbr_offset[4];
 346         break;
 347     case 88200: case 96000: case 128000: case 176400: case 192000:
 348         sbr_offset_ptr = sbr_offset[5];
 349         break;
 350     default:
 351         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
 352                "Unsupported sample rate for SBR: %d\n", sbr->sample_rate);
 353         return -1;
 354     }
 355
 356     sbr->k[0] = start_min + sbr_offset_ptr[spectrum->bs_start_freq];
 357
 358     if (spectrum->bs_stop_freq < 14) {
 359         sbr->k[2] = stop_min;
 360         make_bands(stop_dk, stop_min, 64, 13);
 361         qsort(stop_dk, 13, sizeof(stop_dk[0]), qsort_comparison_function_int16);
 362         for (k = 0; k < spectrum->bs_stop_freq; k++)
 363             sbr->k[2] += stop_dk[k];
 364     } else if (spectrum->bs_stop_freq == 14) {
 365         sbr->k[2] = 2*sbr->k[0];
 366     } else if (spectrum->bs_stop_freq == 15) {
 367         sbr->k[2] = 3*sbr->k[0];
 368     } else {
 369         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
 370                "Invalid bs_stop_freq: %d\n", spectrum->bs_stop_freq);
 371         return -1;
 372     }
 373     sbr->k[2] = FFMIN(64, sbr->k[2]);
 374
 375     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 376     if (sbr->sample_rate <= 32000) {
 377         max_qmf_subbands = 48;
 378     } else if (sbr->sample_rate == 44100) {
 379         max_qmf_subbands = 35;
 380     } else if (sbr->sample_rate >= 48000)
 381         max_qmf_subbands = 32;
 382
 383     if (sbr->k[2] - sbr->k[0] > max_qmf_subbands) {
 384         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
 385                "Invalid bitstream, too many QMF subbands: %d\n", sbr->k[2] - sbr->k[0]);
 386         return -1;
 387     }
 388
 389     if (!spectrum->bs_freq_scale) {
 390         unsigned int dk;
 391         int k2diff;
 392
 393         dk = spectrum->bs_alter_scale + 1;
 394         sbr->n_master = ((sbr->k[2] - sbr->k[0] + (dk&2)) >> dk) << 1;
 395         if (check_n_master(ac->avccontext, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
 396             return -1;
 397
 398         for (k = 1; k <= sbr->n_master; k++)
 399             sbr->f_master[k] = dk;
 400
 401         k2diff = sbr->k[2] - sbr->k[0] - sbr->n_master * dk;
 402         if (k2diff < 0) {
 403             sbr->f_master[1]--;
 404             sbr->f_master[2]-= (k2diff < 1);
 405         } else if (k2diff) {
 406             sbr->f_master[sbr->n_master]++;
 407         }
 408
 409         sbr->f_master[0] = sbr->k[0];
 410         for (k = 1; k <= sbr->n_master; k++)
 411             sbr->f_master[k] += sbr->f_master[k - 1];
 412
 413     } else {
 414         int half_bands = 7 - spectrum->bs_freq_scale;      // bs_freq_scale  = {1,2,3}
 415         int two_regions, num_bands_0;
 416         int vdk0_max, vdk1_min;
 417         int16_t vk0[49];
 418
 419         if (49 * sbr->k[2] > 110 * sbr->k[0]) {
 420             two_regions = 1;
 421             sbr->k[1] = 2 * sbr->k[0];
 422         } else {
 423             two_regions = 0;
 424             sbr->k[1] = sbr->k[2];
 425         }
 426
 427         num_bands_0 = lrintf(half_bands * log2f(sbr->k[1] / (float)sbr->k[0])) * 2;
 428
 429         if (num_bands_0 <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 430             av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR, "Invalid num_bands_0: %d\n", num_bands_0);
 431             return -1;
 432         }
 433
 434         vk0[0] = 0;
 435
 436         make_bands(vk0+1, sbr->k[0], sbr->k[1], num_bands_0);
 437
 438         qsort(vk0 + 1, num_bands_0, sizeof(vk0[1]), qsort_comparison_function_int16);
 439         vdk0_max = vk0[num_bands_0];
 440
 441         vk0[0] = sbr->k[0];
 442         for (k = 1; k <= num_bands_0; k++) {
 443             if (vk0[k] <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 444                 av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR, "Invalid vDk0[%d]: %d\n", k, vk0[k]);
 445                 return -1;
 446             }
 447             vk0[k] += vk0[k-1];
 448         }
 449
 450         if (two_regions) {
 451             int16_t vk1[49];
 452             float invwarp = spectrum->bs_alter_scale ? 0.76923076923076923077f
 453                                                      : 1.0f; // bs_alter_scale = {0,1}
 454             int num_bands_1 = lrintf(half_bands * invwarp *
 455                                      log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->k[1])) * 2;
 456
 457             make_bands(vk1+1, sbr->k[1], sbr->k[2], num_bands_1);
 458
 459             vdk1_min = array_min_int16(vk1 + 1, num_bands_1);
 460
 461             if (vdk1_min < vdk0_max) {
 462                 int change;
 463                 qsort(vk1 + 1, num_bands_1, sizeof(vk1[1]), qsort_comparison_function_int16);
 464                 change = FFMIN(vdk0_max - vk1[1], (vk1[num_bands_1] - vk1[1]) >> 1);
 465                 vk1[1]           += change;
 466                 vk1[num_bands_1] -= change;
 467             }
 468
 469             qsort(vk1 + 1, num_bands_1, sizeof(vk1[1]), qsort_comparison_function_int16);
 470
 471             vk1[0] = sbr->k[1];
 472             for (k = 1; k <= num_bands_1; k++) {
 473                 if (vk1[k] <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 474                     av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR, "Invalid vDk1[%d]: %d\n", k, vk1[k]);
 475                     return -1;
 476                 }
 477                 vk1[k] += vk1[k-1];
 478             }
 479
 480             sbr->n_master = num_bands_0 + num_bands_1;
 481             if (check_n_master(ac->avccontext, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
 482                 return -1;
 483             memcpy(&sbr->f_master[0],               vk0,
 484                    (num_bands_0 + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
 485             memcpy(&sbr->f_master[num_bands_0 + 1], vk1 + 1,
 486                     num_bands_1      * sizeof(sbr->f_master[0]));
 487
 488         } else {
 489             sbr->n_master = num_bands_0;
 490             if (check_n_master(ac->avccontext, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
 491                 return -1;
 492             memcpy(sbr->f_master, vk0, (num_bands_0 + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
 493         }
 494     }
 495
 496     return 0;
 497 }
 498
 499 /// High Frequency Generation - Patch Construction (14496-3 sp04 p216 fig. 4.46)
 500 static int sbr_hf_calc_npatches(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
 501 {
 502     int i, k, sb = 0;
 503     int msb = sbr->k[0];
 504     int usb = sbr->kx[1];
 505     int goal_sb = ((1000 << 11) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
 506
 507     sbr->num_patches = 0;
 508
 509     if (goal_sb < sbr->kx[1] + sbr->m[1]) {
 510         for (k = 0; sbr->f_master[k] < goal_sb; k++) ;
 511     } else
 512         k = sbr->n_master;
 513
 514     do {
 515         int odd = 0;
 516         for (i = k; i == k || sb > (sbr->k[0] - 1 + msb - odd); i--) {
 517             sb = sbr->f_master[i];
 518             odd = (sb + sbr->k[0]) & 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     // Requirements (14496-3 sp04 p205) sets the maximum number of patches to 5
 539     // However the Coding Technologies decoder check uses 6 patches
 540     if (sbr->num_patches > 6) {
 541         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR, "Too many patches: %d\n", sbr->num_patches);
 542         return -1;
 543     }
 544
 545     return 0;
 546 }
 547
 548 /// Derived Frequency Band Tables (14496-3 sp04 p197)
 549 static int sbr_make_f_derived(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
 550 {
 551     int k, temp;
 552
 553     sbr->n[1] = sbr->n_master - sbr->spectrum_params.bs_xover_band;
 554     sbr->n[0] = (sbr->n[1] + 1) >> 1;
 555
 556     memcpy(sbr->f_tablehigh, &sbr->f_master[sbr->spectrum_params.bs_xover_band],
 557            (sbr->n[1] + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
 558     sbr->m[1] = sbr->f_tablehigh[sbr->n[1]] - sbr->f_tablehigh[0];
 559     sbr->kx[1] = sbr->f_tablehigh[0];
 560
 561     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 562     if (sbr->kx[1] + sbr->m[1] > 64) {
 563         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
 564                "Stop frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
 565         return -1;
 566     }
 567     if (sbr->kx[1] > 32) {
 568         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR, "Start frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1]);
 569         return -1;
 570     }
 571
 572     sbr->f_tablelow[0] = sbr->f_tablehigh[0];
 573     temp = sbr->n[1] & 1;
 574     for (k = 1; k <= sbr->n[0]; k++)
 575         sbr->f_tablelow[k] = sbr->f_tablehigh[2 * k - temp];
 576
 577     sbr->n_q = FFMAX(1, lrintf(sbr->spectrum_params.bs_noise_bands *
 578                                log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->kx[1]))); // 0 <= bs_noise_bands <= 3
 579     if (sbr->n_q > 5) {
 580         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR, "Too many noise floor scale factors: %d\n", sbr->n_q);
 581         return -1;
 582     }
 583
 584     sbr->f_tablenoise[0] = sbr->f_tablelow[0];
 585     temp = 0;
 586     for (k = 1; k <= sbr->n_q; k++) {
 587         temp += (sbr->n[0] - temp) / (sbr->n_q + 1 - k);
 588         sbr->f_tablenoise[k] = sbr->f_tablelow[temp];
 589     }
 590
 591     if (sbr_hf_calc_npatches(ac, sbr) < 0)
 592         return -1;
 593
 594     sbr_make_f_tablelim(sbr);
 595
 596     sbr->data[0].f_indexnoise = 0;
 597     sbr->data[1].f_indexnoise = 0;
 598
 599     return 0;
 600 }
 601
 602 static av_always_inline void get_bits1_vector(GetBitContext *gb, uint8_t *vec,
 603                                               int elements)
 604 {
 605     int i;
 606     for (i = 0; i < elements; i++) {
 607         vec[i] = get_bits1(gb);
 608     }
 609 }
 610
 611 /** ceil(log2(index+1)) */
 612 static const int8_t ceil_log2[] = {
 613     0, 1, 2, 2, 3, 3,
 614 };
 615
 616 static int read_sbr_grid(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 617                          GetBitContext *gb, SBRData *ch_data)
 618 {
 619     int i;
 620
 621     ch_data->bs_freq_res[0] = ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env[1]];
 622     ch_data->bs_num_env[0] = ch_data->bs_num_env[1];
 623     ch_data->bs_amp_res = sbr->bs_amp_res_header;
 624
 625     switch (ch_data->bs_frame_class = get_bits(gb, 2)) {
 626     case FIXFIX:
 627         ch_data->bs_num_env[1] = 1 << get_bits(gb, 2);
 628         if (ch_data->bs_num_env[1] == 1)
 629             ch_data->bs_amp_res = 0;
 630
 631         ch_data->bs_freq_res[1] = get_bits1(gb);
 632         for (i = 1; i < ch_data->bs_num_env[1]; i++)
 633             ch_data->bs_freq_res[i + 1] = ch_data->bs_freq_res[1];
 634         break;
 635     case FIXVAR:
 636         ch_data->bs_var_bord[1] = get_bits(gb, 2);
 637         ch_data->bs_num_rel[1]  = get_bits(gb, 2);
 638         ch_data->bs_num_env[1]  = ch_data->bs_num_rel[1] + 1;
 639
 640         for (i = 0; i < ch_data->bs_num_rel[1]; i++)
 641             ch_data->bs_rel_bord[1][i] = 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
 642
 643         ch_data->bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env[1]]);
 644
 645         for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env[1]; i++)
 646             ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env[1] - i] = get_bits1(gb);
 647         break;
 648     case VARFIX:
 649         ch_data->bs_var_bord[0] = get_bits(gb, 2);
 650         ch_data->bs_num_rel[0]  = get_bits(gb, 2);
 651         ch_data->bs_num_env[1]  = ch_data->bs_num_rel[0] + 1;
 652
 653         for (i = 0; i < ch_data->bs_num_rel[0]; i++)
 654             ch_data->bs_rel_bord[0][i] = 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
 655
 656         ch_data->bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env[1]]);
 657
 658         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env[1]);
 659         break;
 660     case VARVAR:
 661         ch_data->bs_var_bord[0] = get_bits(gb, 2);
 662         ch_data->bs_var_bord[1] = get_bits(gb, 2);
 663         ch_data->bs_num_rel[0]  = get_bits(gb, 2);
 664         ch_data->bs_num_rel[1]  = get_bits(gb, 2);
 665         ch_data->bs_num_env[1]  = ch_data->bs_num_rel[0] + ch_data->bs_num_rel[1] + 1;
 666
 667         for (i = 0; i < ch_data->bs_num_rel[0]; i++)
 668             ch_data->bs_rel_bord[0][i] = 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
 669         for (i = 0; i < ch_data->bs_num_rel[1]; i++)
 670             ch_data->bs_rel_bord[1][i] = 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
 671
 672         ch_data->bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env[1]]);
 673
 674         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env[1]);
 675         break;
 676     }
 677
 678     if (ch_data->bs_frame_class == FIXFIX && ch_data->bs_num_env[1] > 4) {
 679         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
 680                "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in FIXFIX type SBR frame: %d\n",
 681                ch_data->bs_num_env[1]);
 682         return -1;
 683     }
 684     if (ch_data->bs_frame_class == VARVAR && ch_data->bs_num_env[1] > 5) {
 685         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
 686                "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in VARVAR type SBR frame: %d\n",
 687                ch_data->bs_num_env[1]);
 688         return -1;
 689     }
 690
 691     ch_data->bs_num_noise = (ch_data->bs_num_env[1] > 1) + 1;
 692
 693     return 0;
 694 }
 695
 696 static void copy_sbr_grid(SBRData *dst, const SBRData *src) {
 697     //These variables are saved from the previous frame rather than copied
 698     dst->bs_freq_res[0] = dst->bs_freq_res[dst->bs_num_env[1]];
 699     dst->bs_num_env[0]  = dst->bs_num_env[1];
 700
 701     //These variables are read from the bitstream and therefore copied
 702     memcpy(dst->bs_freq_res+1, src->bs_freq_res+1, sizeof(dst->bs_freq_res)-sizeof(*dst->bs_freq_res));
 703     memcpy(dst->bs_num_env+1,  src->bs_num_env+1,  sizeof(dst->bs_num_env)- sizeof(*dst->bs_num_env));
 704     memcpy(dst->bs_var_bord,   src->bs_var_bord,   sizeof(dst->bs_var_bord));
 705     memcpy(dst->bs_rel_bord,   src->bs_rel_bord,   sizeof(dst->bs_rel_bord));
 706     memcpy(dst->bs_num_rel,    src->bs_num_rel,    sizeof(dst->bs_rel_bord));
 707     dst->bs_amp_res     = src->bs_amp_res;
 708     dst->bs_num_noise   = src->bs_num_noise;
 709     dst->bs_pointer     = src->bs_pointer;
 710     dst->bs_frame_class = src->bs_frame_class;
 711 }
 712
 713 /// Read how the envelope and noise floor data is delta coded
 714 static void read_sbr_dtdf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
 715                           SBRData *ch_data)
 716 {
 717     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_env,   ch_data->bs_num_env[1]);
 718     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_noise, ch_data->bs_num_noise);
 719 }
 720
 721 /// Read inverse filtering data
 722 static void read_sbr_invf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
 723                           SBRData *ch_data)
 724 {
 725     int i;
 726
 727     memcpy(ch_data->bs_invf_mode[1], ch_data->bs_invf_mode[0], 5 * sizeof(uint8_t));
 728     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
 729         ch_data->bs_invf_mode[0][i] = get_bits(gb, 2);
 730 }
 731
 732 static void read_sbr_envelope(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
 733                               SBRData *ch_data, int ch)
 734 {
 735     int bits;
 736     int i, j, k;
 737     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
 738     int t_lav, f_lav;
 739     const int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
 740     const int odd = sbr->n[1] & 1;
 741
 742     if (sbr->bs_coupling && ch) {
 743         if (ch_data->bs_amp_res) {
 744             bits   = 5;
 745             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
 746             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
 747             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
 748             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
 749         } else {
 750             bits   = 6;
 751             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
 752             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
 753             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
 754             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
 755         }
 756     } else {
 757         if (ch_data->bs_amp_res) {
 758             bits   = 6;
 759             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
 760             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
 761             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
 762             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
 763         } else {
 764             bits   = 7;
 765             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
 766             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
 767             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
 768             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
 769         }
 770     }
 771
 772     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env[1]; i++) {
 773         if (ch_data->bs_df_env[i]) {
 774             // bs_freq_res[0] == bs_freq_res[bs_num_env[1]] from prev frame
 775             if (ch_data->bs_freq_res[i + 1] == ch_data->bs_freq_res[i]) {
 776                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
 777                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
 778             } else if (ch_data->bs_freq_res[i + 1]) {
 779                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
 780                     k = (j + odd) >> 1; // find k such that f_tablelow[k] <= f_tablehigh[j] < f_tablelow[k + 1]
 781                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
 782                 }
 783             } else {
 784                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
 785                     k = j ? 2*j - odd : 0; // find k such that f_tablehigh[k] == f_tablelow[j]
 786                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
 787                 }
 788             }
 789         } else {
 790             ch_data->env_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, bits); // bs_env_start_value_balance
 791             for (j = 1; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
 792                 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);
 793         }
 794     }
 795
 796     //assign 0th elements of env_facs from last elements
 797     memcpy(ch_data->env_facs[0], ch_data->env_facs[ch_data->bs_num_env[1]],
 798            sizeof(ch_data->env_facs[0]));
 799 }
 800
 801 static void read_sbr_noise(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
 802                            SBRData *ch_data, int ch)
 803 {
 804     int i, j;
 805     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
 806     int t_lav, f_lav;
 807     int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
 808
 809     if (sbr->bs_coupling && ch) {
 810         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB].table;
 811         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB];
 812         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
 813         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
 814     } else {
 815         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB].table;
 816         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB];
 817         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
 818         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
 819     }
 820
 821     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_noise; i++) {
 822         if (ch_data->bs_df_noise[i]) {
 823             for (j = 0; j < sbr->n_q; j++)
 824                 ch_data->noise_facs[i + 1][j] = ch_data->noise_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 2) - t_lav);
 825         } else {
 826             ch_data->noise_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, 5); // bs_noise_start_value_balance or bs_noise_start_value_level
 827             for (j = 1; j < sbr->n_q; j++)
 828                 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);
 829         }
 830     }
 831
 832     //assign 0th elements of noise_facs from last elements
 833     memcpy(ch_data->noise_facs[0], ch_data->noise_facs[ch_data->bs_num_noise],
 834            sizeof(ch_data->noise_facs[0]));
 835 }
 836
 837 static void read_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 838                                GetBitContext *gb,
 839                           int bs_extension_id, int *num_bits_left)
 840 {
 841 //TODO - implement ps_data for parametric stereo parsing
 842     switch (bs_extension_id) {
 843     case EXTENSION_ID_PS:
 844 #if 0
 845         *num_bits_left -= ff_ps_data(gb, ps);
 846 #else
 847         av_log_missing_feature(ac->avccontext, "Parametric Stereo is", 0);
 848         skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
 849         *num_bits_left = 0;
 850 #endif
 851         break;
 852     default:
 853         av_log_missing_feature(ac->avccontext, "Reserved SBR extensions are", 1);
 854         skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
 855         *num_bits_left = 0;
 856         break;
 857     }
 858 }
 859
 860 static int read_sbr_single_channel_element(AACContext *ac,
 861                                             SpectralBandReplication *sbr,
 862                                             GetBitContext *gb)
 863 {
 864     if (get_bits1(gb)) // bs_data_extra
 865         skip_bits(gb, 4); // bs_reserved
 866
 867     if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
 868         return -1;
 869     read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 870     read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 871     read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 872     read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 873
 874     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
 875         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
 876
 877     return 0;
 878 }
 879
 880 static int read_sbr_channel_pair_element(AACContext *ac,
 881                                           SpectralBandReplication *sbr,
 882                                           GetBitContext *gb)
 883 {
 884     if (get_bits1(gb))    // bs_data_extra
 885         skip_bits(gb, 8); // bs_reserved
 886
 887     if ((sbr->bs_coupling = get_bits1(gb))) {
 888         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
 889             return -1;
 890         copy_sbr_grid(&sbr->data[1], &sbr->data[0]);
 891         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 892         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
 893         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 894         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[1], sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
 895         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sbr->data[0].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
 896         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 897         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 898         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
 899         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
 900     } else {
 901         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]) ||
 902             read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[1]))
 903             return -1;
 904         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 905         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
 906         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 907         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
 908         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 909         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
 910         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 911         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
 912     }
 913
 914     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
 915         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
 916     if ((sbr->data[1].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
 917         get_bits1_vector(gb, sbr->data[1].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
 918
 919     return 0;
 920 }
 921
 922 static unsigned int read_sbr_data(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 923                                   GetBitContext *gb, int id_aac)
 924 {
 925     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
 926
 927     if (id_aac == TYPE_SCE || id_aac == TYPE_CCE) {
 928         if (read_sbr_single_channel_element(ac, sbr, gb)) {
 929             sbr->start = 0;
 930             return get_bits_count(gb) - cnt;
 931         }
 932     } else if (id_aac == TYPE_CPE) {
 933         if (read_sbr_channel_pair_element(ac, sbr, gb)) {
 934             sbr->start = 0;
 935             return get_bits_count(gb) - cnt;
 936         }
 937     } else {
 938         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
 939             "Invalid bitstream - cannot apply SBR to element type %d\n", id_aac);
 940         sbr->start = 0;
 941         return get_bits_count(gb) - cnt;
 942     }
 943     if (get_bits1(gb)) { // bs_extended_data
 944         int num_bits_left = get_bits(gb, 4); // bs_extension_size
 945         if (num_bits_left == 15)
 946             num_bits_left += get_bits(gb, 8); // bs_esc_count
 947
 948         num_bits_left <<= 3;
 949         while (num_bits_left > 7) {
 950             num_bits_left -= 2;
 951             read_sbr_extension(ac, sbr, gb, get_bits(gb, 2), &num_bits_left); // bs_extension_id
 952         }
 953     }
 954
 955     return get_bits_count(gb) - cnt;
 956 }
 957
 958 static void sbr_reset(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
 959 {
 960     int err;
 961     err = sbr_make_f_master(ac, sbr, &sbr->spectrum_params);
 962     if (err >= 0)
 963         err = sbr_make_f_derived(ac, sbr);
 964     if (err < 0) {
 965         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
 966                "SBR reset failed. Switching SBR to pure upsampling mode.\n");
 967         sbr->start = 0;
 968     }
 969 }
 970
 971 /**
 972  * Decode Spectral Band Replication extension data; reference: table 4.55.
 973  *
 974  * @param   crc flag indicating the presence of CRC checksum
 975  * @param   cnt length of TYPE_FIL syntactic element in bytes
 976  *
 977  * @return  Returns number of bytes consumed from the TYPE_FIL element.
 978  */
 979 int ff_decode_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 980                             GetBitContext *gb_host, int crc, int cnt, int id_aac)
 981 {
 982     unsigned int num_sbr_bits = 0, num_align_bits;
 983     unsigned bytes_read;
 984     GetBitContext gbc = *gb_host, *gb = &gbc;
 985     skip_bits_long(gb_host, cnt*8 - 4);
 986
 987     sbr->reset = 0;
 988
 989     if (!sbr->sample_rate)
 990         sbr->sample_rate = 2 * ac->m4ac.sample_rate; //TODO use the nominal sample rate for arbitrary sample rate support
 991     if (!ac->m4ac.ext_sample_rate)
 992         ac->m4ac.ext_sample_rate = 2 * ac->m4ac.sample_rate;
 993
 994     if (crc) {
 995         skip_bits(gb, 10); // bs_sbr_crc_bits; TODO - implement CRC check
 996         num_sbr_bits += 10;
 997     }
 998
 999     //Save some state from the previous frame.
1000     sbr->kx[0] = sbr->kx[1];
1001     sbr->m[0] = sbr->m[1];
1002
1003     num_sbr_bits++;
1004     if (get_bits1(gb)) // bs_header_flag
1005         num_sbr_bits += read_sbr_header(sbr, gb);
1006
1007     if (sbr->reset)
1008         sbr_reset(ac, sbr);
1009
1010     if (sbr->start)
1011         num_sbr_bits  += read_sbr_data(ac, sbr, gb, id_aac);
1012
1013     num_align_bits = ((cnt << 3) - 4 - num_sbr_bits) & 7;
1014     bytes_read = ((num_sbr_bits + num_align_bits + 4) >> 3);
1015
1016     if (bytes_read > cnt) {
1017         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
1018                "Expected to read %d SBR bytes actually read %d.\n", cnt, bytes_read);
1019     }
1020     return cnt;
1021 }
1022
1023 /// Time/frequency Grid (14496-3 sp04 p200)
1024 static int sbr_time_freq_grid(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1025                               SBRData *ch_data, int ch)
1026 {
1027     int abs_bord_lead  =  ch_data->bs_frame_class >= 2 ? ch_data->bs_var_bord[0] : 0;
1028     // frameLengthFlag ? 15 : 16; 960 sample length frames unsupported; this value is numTimeSlots
1029     int abs_bord_trail = (ch_data->bs_frame_class & 1 ? ch_data->bs_var_bord[1] : 0) + 16;
1030     int n_rel_lead;
1031     int i;
1032
1033     if (ch_data->bs_frame_class == FIXFIX) {
1034         n_rel_lead = ch_data->bs_num_env[1] - 1;
1035     } else if (ch_data->bs_frame_class == FIXVAR) {
1036         n_rel_lead = 0;
1037     } else if (ch_data->bs_frame_class < 4) { // VARFIX or VARVAR
1038         n_rel_lead = ch_data->bs_num_rel[0];
1039     } else {
1040         av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
1041                "Invalid bs_frame_class for SBR: %d\n", ch_data->bs_frame_class);
1042         return -1;
1043     }
1044
1045     ch_data->t_env_num_env_old = ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env[0]];
1046     ch_data->t_env[0]                      = abs_bord_lead;
1047     ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env[1]] = abs_bord_trail;
1048
1049     if (ch_data->bs_frame_class == FIXFIX) {
1050         int temp = (abs_bord_trail + (ch_data->bs_num_env[1] >> 1)) /
1051                    ch_data->bs_num_env[1];
1052         for (i = 0; i < n_rel_lead; i++)
1053             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + temp;
1054     } else if (ch_data->bs_frame_class > 1) { // VARFIX or VARVAR
1055         for (i = 0; i < n_rel_lead; i++)
1056             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + ch_data->bs_rel_bord[0][i];
1057     } else { // FIXVAR
1058         for (i = 0; i < n_rel_lead; i++)
1059             ch_data->t_env[i + 1] = abs_bord_lead;
1060     }
1061
1062     if (ch_data->bs_frame_class & 1) { // FIXVAR or VARVAR
1063         for (i = ch_data->bs_num_env[1] - 1; i > n_rel_lead; i--)
1064             ch_data->t_env[i] = ch_data->t_env[i + 1] -
1065                                 ch_data->bs_rel_bord[1][ch_data->bs_num_env[1] - 1 - i];
1066     } else { // FIXFIX or VARFIX
1067         for (i = n_rel_lead; i < ch_data->bs_num_env[1]; i++)
1068             ch_data->t_env[i + 1] = abs_bord_trail;
1069     }
1070
1071     ch_data->t_q[0] = ch_data->t_env[0];
1072     if (ch_data->bs_num_noise > 1) { // typo in spec bases this on bs_num_env...
1073         unsigned int idx;
1074         if (ch_data->bs_frame_class == FIXFIX) {
1075             idx = ch_data->bs_num_env[1] >> 1;
1076         } else if (ch_data->bs_frame_class & 1) { // FIXVAR or VARVAR
1077             idx = ch_data->bs_num_env[1] - FFMAX(ch_data->bs_pointer - 1, 1);
1078         } else { // VARFIX
1079             if (!ch_data->bs_pointer)
1080                 idx = 1;
1081             else if (ch_data->bs_pointer == 1)
1082                 idx = ch_data->bs_num_env[1] - 1;
1083             else // bs_pointer > 1
1084                 idx = ch_data->bs_pointer - 1;
1085         }
1086         ch_data->t_q[1] = ch_data->t_env[idx];
1087         ch_data->t_q[2] = ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env[1]];
1088     } else
1089         ch_data->t_q[1] = ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env[1]];
1090
1091     return 0;
1092 }
1093
1094 /// Dequantization and stereo decoding (14496-3 sp04 p203)
1095 static void sbr_dequant(SpectralBandReplication *sbr, int id_aac)
1096 {
1097     int k, e;
1098     int ch;
1099
1100     if (id_aac == TYPE_CPE && sbr->bs_coupling) {
1101         float alpha      = sbr->data[0].bs_amp_res ?  1.0f :  0.5f;
1102         float pan_offset = sbr->data[0].bs_amp_res ? 12.0f : 24.0f;
1103         for (e = 1; e <= sbr->data[0].bs_num_env[1]; e++) {
1104             for (k = 0; k < sbr->n[sbr->data[0].bs_freq_res[e]]; k++) {
1105                 float temp1 = exp2f(sbr->data[0].env_facs[e][k] * alpha + 7.0f);
1106                 float temp2 = exp2f((pan_offset - sbr->data[1].env_facs[e][k]) * alpha);
1107                 float fac   = temp1 / (1.0f + temp2);
1108                 sbr->data[0].env_facs[e][k] = fac;
1109                 sbr->data[1].env_facs[e][k] = fac * temp2;
1110             }
1111         }
1112         for (e = 1; e <= sbr->data[0].bs_num_noise; e++) {
1113             for (k = 0; k < sbr->n_q; k++) {
1114                 float temp1 = exp2f(NOISE_FLOOR_OFFSET - sbr->data[0].noise_facs[e][k] + 1);
1115                 float temp2 = exp2f(12 - sbr->data[1].noise_facs[e][k]);
1116                 float fac   = temp1 / (1.0f + temp2);
1117                 sbr->data[0].noise_facs[e][k] = fac;
1118                 sbr->data[1].noise_facs[e][k] = fac * temp2;
1119             }
1120         }
1121     } else { // SCE or one non-coupled CPE
1122         for (ch = 0; ch < (id_aac == TYPE_CPE) + 1; ch++) {
1123             float alpha = sbr->data[ch].bs_amp_res ? 1.0f : 0.5f;
1124             for (e = 1; e <= sbr->data[ch].bs_num_env[1]; e++)
1125                 for (k = 0; k < sbr->n[sbr->data[ch].bs_freq_res[e]]; k++)
1126                     sbr->data[ch].env_facs[e][k] =
1127                         exp2f(alpha * sbr->data[ch].env_facs[e][k] + 6.0f);
1128             for (e = 1; e <= sbr->data[ch].bs_num_noise; e++)
1129                 for (k = 0; k < sbr->n_q; k++)
1130                     sbr->data[ch].noise_facs[e][k] =
1131                         exp2f(NOISE_FLOOR_OFFSET - sbr->data[ch].noise_facs[e][k]);
1132         }
1133     }
1134 }
1135
1136 /**
1137  * Analysis QMF Bank (14496-3 sp04 p206)
1138  *
1139  * @param   x       pointer to the beginning of the first sample window
1140  * @param   W       array of complex-valued samples split into subbands
1141  */
1142 static void sbr_qmf_analysis(DSPContext *dsp, RDFTContext *rdft, const float *in, float *x,
1143                              float z[320], float W[2][32][32][2],
1144                              float bias, float scale)
1145 {
1146     int i, k;
1147     memcpy(W[0], W[1], sizeof(W[0]));
1148     memcpy(x    , x+1024, (320-32)*sizeof(x[0]));
1149     if (scale != 1.0f || bias != 0.0f)
1150         for (i = 0; i < 1024; i++)
1151             x[288 + i] = (in[i] - bias) * scale;
1152     else
1153         memcpy(x+288, in, 1024*sizeof(*x));
1154     for (i = 0; i < 32; i++) { // numTimeSlots*RATE = 16*2 as 960 sample frames
1155                                // are not supported
1156         float re, im;
1157         dsp->vector_fmul_reverse(z, sbr_qmf_window_ds, x, 320);
1158         for (k = 0; k < 64; k++) {
1159             float f = z[k] + z[k + 64] + z[k + 128] + z[k + 192] + z[k + 256];
1160             z[k] = f * analysis_cos_pre[k];
1161             z[k+64] = f;
1162         }
1163         ff_rdft_calc(rdft, z);
1164         re = z[0] * 0.5f;
1165         im = 0.5f * dsp->scalarproduct_float(z+64, analysis_sin_pre, 64);
1166         W[1][i][0][0] = re * analysis_cossin_post[0][0] - im * analysis_cossin_post[0][1];
1167         W[1][i][0][1] = re * analysis_cossin_post[0][1] + im * analysis_cossin_post[0][0];
1168         for (k = 1; k < 32; k++) {
1169             re = z[2*k  ] - re;
1170             im = z[2*k+1] - im;
1171             W[1][i][k][0] = re * analysis_cossin_post[k][0] - im * analysis_cossin_post[k][1];
1172             W[1][i][k][1] = re * analysis_cossin_post[k][1] + im * analysis_cossin_post[k][0];
1173         }
1174         x += 32;
1175     }
1176 }
1177
1178 /**
1179  * Synthesis QMF Bank (14496-3 sp04 p206) and Downsampled Synthesis QMF Bank
1180  * (14496-3 sp04 p206)
1181  */
1182 static void sbr_qmf_synthesis(DSPContext *dsp, FFTContext *mdct,
1183                               float *out, float X[2][32][64],
1184                               float mdct_buf[2][64],
1185                               float *v0, int *v_off, const unsigned int div,
1186                               float bias, float scale)
1187 {
1188     int i, n;
1189     const float *sbr_qmf_window = div ? sbr_qmf_window_ds : sbr_qmf_window_us;
1190     int scale_and_bias = scale != 1.0f || bias != 0.0f;
1191     float *v;
1192     for (i = 0; i < 32; i++) {
1193         if (*v_off == 0) {
1194             int saved_samples = (1280 - 128) >> div;
1195             memcpy(&v0[SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples], v0, saved_samples * sizeof(float));
1196             *v_off = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples - (128 >> div);
1197         } else {
1198             *v_off -= 128 >> div;
1199         }
1200         v = v0 + *v_off;
1201         for (n = 1; n < 64 >> div; n+=2) {
1202             X[1][i][n] = -X[1][i][n];
1203         }
1204         if (div) {
1205             memset(X[0][i]+32, 0, 32*sizeof(float));
1206             memset(X[1][i]+32, 0, 32*sizeof(float));
1207         }
1208         ff_imdct_half(mdct, mdct_buf[0], X[0][i]);
1209         ff_imdct_half(mdct, mdct_buf[1], X[1][i]);
1210         if (div) {
1211             for (n = 0; n < 32; n++) {
1212                 v[      n] = -mdct_buf[0][63 - 2*n] + mdct_buf[1][2*n    ];
1213                 v[ 63 - n] =  mdct_buf[0][62 - 2*n] + mdct_buf[1][2*n + 1];
1214             }
1215         } else {
1216             for (n = 0; n < 64; n++) {
1217                 v[      n] = -mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1218                 v[127 - n] =  mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1219             }
1220         }
1221         dsp->vector_fmul_add(out, v                , sbr_qmf_window               , zero64, 64 >> div);
1222         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 192 >> div), sbr_qmf_window + ( 64 >> div), out   , 64 >> div);
1223         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 256 >> div), sbr_qmf_window + (128 >> div), out   , 64 >> div);
1224         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 448 >> div), sbr_qmf_window + (192 >> div), out   , 64 >> div);
1225         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 512 >> div), sbr_qmf_window + (256 >> div), out   , 64 >> div);
1226         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 704 >> div), sbr_qmf_window + (320 >> div), out   , 64 >> div);
1227         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 768 >> div), sbr_qmf_window + (384 >> div), out   , 64 >> div);
1228         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 960 >> div), sbr_qmf_window + (448 >> div), out   , 64 >> div);
1229         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1024 >> div), sbr_qmf_window + (512 >> div), out   , 64 >> div);
1230         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1216 >> div), sbr_qmf_window + (576 >> div), out   , 64 >> div);
1231         if (scale_and_bias)
1232             for (n = 0; n < 64 >> div; n++)
1233                 out[n] = out[n] * scale + bias;
1234         out += 64 >> div;
1235     }
1236 }
1237
1238 static void autocorrelate(const float x[40][2], float phi[3][2][2], int lag)
1239 {
1240     int i;
1241     float real_sum = 0.0f;
1242     float imag_sum = 0.0f;
1243     if (lag) {
1244         for (i = 1; i < 38; i++) {
1245             real_sum += x[i][0] * x[i+lag][0] + x[i][1] * x[i+lag][1];
1246             imag_sum += x[i][0] * x[i+lag][1] - x[i][1] * x[i+lag][0];
1247         }
1248         phi[2-lag][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[lag][0] + x[ 0][1] * x[lag][1];
1249         phi[2-lag][1][1] = imag_sum + x[ 0][0] * x[lag][1] - x[ 0][1] * x[lag][0];
1250         if (lag == 1) {
1251             phi[0][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[39][0] + x[38][1] * x[39][1];
1252             phi[0][0][1] = imag_sum + x[38][0] * x[39][1] - x[38][1] * x[39][0];
1253         }
1254     } else {
1255         for (i = 1; i < 38; i++) {
1256             real_sum += x[i][0] * x[i][0] + x[i][1] * x[i][1];
1257         }
1258         phi[2][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[ 0][0] + x[ 0][1] * x[ 0][1];
1259         phi[1][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[38][0] + x[38][1] * x[38][1];
1260     }
1261 }
1262
1263 /** High Frequency Generation (14496-3 sp04 p214+) and Inverse Filtering
1264  * (14496-3 sp04 p214)
1265  * Warning: This routine does not seem numerically stable.
1266  */
1267 static void sbr_hf_inverse_filter(float (*alpha0)[2], float (*alpha1)[2],
1268                                   const float X_low[32][40][2], int k0)
1269 {
1270     int k;
1271     for (k = 0; k < k0; k++) {
1272         float phi[3][2][2], dk;
1273
1274         autocorrelate(X_low[k], phi, 0);
1275         autocorrelate(X_low[k], phi, 1);
1276         autocorrelate(X_low[k], phi, 2);
1277
1278         dk =  phi[2][1][0] * phi[1][0][0] -
1279              (phi[1][1][0] * phi[1][1][0] + phi[1][1][1] * phi[1][1][1]) / 1.000001f;
1280
1281         if (!dk) {
1282             alpha1[k][0] = 0;
1283             alpha1[k][1] = 0;
1284         } else {
1285             float temp_real, temp_im;
1286             temp_real = phi[0][0][0] * phi[1][1][0] -
1287                         phi[0][0][1] * phi[1][1][1] -
1288                         phi[0][1][0] * phi[1][0][0];
1289             temp_im   = phi[0][0][0] * phi[1][1][1] +
1290                         phi[0][0][1] * phi[1][1][0] -
1291                         phi[0][1][1] * phi[1][0][0];
1292
1293             alpha1[k][0] = temp_real / dk;
1294             alpha1[k][1] = temp_im   / dk;
1295         }
1296
1297         if (!phi[1][0][0]) {
1298             alpha0[k][0] = 0;
1299             alpha0[k][1] = 0;
1300         } else {
1301             float temp_real, temp_im;
1302             temp_real = phi[0][0][0] + alpha1[k][0] * phi[1][1][0] +
1303                                        alpha1[k][1] * phi[1][1][1];
1304             temp_im   = phi[0][0][1] + alpha1[k][1] * phi[1][1][0] -
1305                                        alpha1[k][0] * phi[1][1][1];
1306
1307             alpha0[k][0] = -temp_real / phi[1][0][0];
1308             alpha0[k][1] = -temp_im   / phi[1][0][0];
1309         }
1310
1311         if (alpha1[k][0] * alpha1[k][0] + alpha1[k][1] * alpha1[k][1] >= 16.0f ||
1312            alpha0[k][0] * alpha0[k][0] + alpha0[k][1] * alpha0[k][1] >= 16.0f) {
1313             alpha1[k][0] = 0;
1314             alpha1[k][1] = 0;
1315             alpha0[k][0] = 0;
1316             alpha0[k][1] = 0;
1317         }
1318     }
1319 }
1320
1321 /// Chirp Factors (14496-3 sp04 p214)
1322 static void sbr_chirp(SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1323 {
1324     int i;
1325     float new_bw;
1326     static const float bw_tab[] = { 0.0f, 0.75f, 0.9f, 0.98f };
1327
1328     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++) {
1329         if (ch_data->bs_invf_mode[0][i] + ch_data->bs_invf_mode[1][i] == 1) {
1330             new_bw = 0.6f;
1331         } else
1332             new_bw = bw_tab[ch_data->bs_invf_mode[0][i]];
1333
1334         if (new_bw < ch_data->bw_array[i]) {
1335             new_bw = 0.75f    * new_bw + 0.25f    * ch_data->bw_array[i];
1336         } else
1337             new_bw = 0.90625f * new_bw + 0.09375f * ch_data->bw_array[i];
1338         ch_data->bw_array[i] = new_bw < 0.015625f ? 0.0f : new_bw;
1339     }
1340 }
1341
1342 /// Generate the subband filtered lowband
1343 static int sbr_lf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1344                       float X_low[32][40][2], const float W[2][32][32][2])
1345 {
1346     int i, k;
1347     const int t_HFGen = 8;
1348     const int i_f = 32;
1349     memset(X_low, 0, 32*sizeof(*X_low));
1350     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1351         for (i = t_HFGen; i < i_f + t_HFGen; i++) {
1352             X_low[k][i][0] = W[1][i - t_HFGen][k][0];
1353             X_low[k][i][1] = W[1][i - t_HFGen][k][1];
1354         }
1355     }
1356     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1357         for (i = 0; i < t_HFGen; i++) {
1358             X_low[k][i][0] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][0];
1359             X_low[k][i][1] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][1];
1360         }
1361     }
1362     return 0;
1363 }
1364
1365 /// High Frequency Generator (14496-3 sp04 p215)
1366 static int sbr_hf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1367                       float X_high[64][40][2], const float X_low[32][40][2],
1368                       const float (*alpha0)[2], const float (*alpha1)[2],
1369                       const float bw_array[5], const uint8_t *t_env,
1370                       int bs_num_env)
1371 {
1372     int i, j, x;
1373     int g = 0;
1374     int k = sbr->kx[1];
1375     for (j = 0; j < sbr->num_patches; j++) {
1376         for (x = 0; x < sbr->patch_num_subbands[j]; x++, k++) {
1377             float alpha[4];
1378             const int p = sbr->patch_start_subband[j] + x;
1379             while (g <= sbr->n_q && k >= sbr->f_tablenoise[g])
1380                 g++;
1381             g--;
1382
1383             if (g < 0) {
1384                 av_log(ac->avccontext, AV_LOG_ERROR,
1385                        "ERROR : no subband found for frequency %d\n", k);
1386                 return -1;
1387             }
1388
1389             alpha[0] = alpha1[p][0] * bw_array[g] * bw_array[g];
1390             alpha[1] = alpha1[p][1] * bw_array[g] * bw_array[g];
1391             alpha[2] = alpha0[p][0] * bw_array[g];
1392             alpha[3] = alpha0[p][1] * bw_array[g];
1393
1394             for (i = 2 * t_env[0]; i < 2 * t_env[bs_num_env]; i++) {
1395                 const int idx = i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1396                 X_high[k][idx][0] =
1397                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[0] -
1398                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[1] +
1399                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[2] -
1400                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[3] +
1401                     X_low[p][idx][0];
1402                 X_high[k][idx][1] =
1403                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[0] +
1404                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[1] +
1405                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[2] +
1406                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[3] +
1407                     X_low[p][idx][1];
1408             }
1409         }
1410     }
1411     if (k < sbr->m[1] + sbr->kx[1])
1412         memset(X_high + k, 0, (sbr->m[1] + sbr->kx[1] - k) * sizeof(*X_high));
1413
1414     return 0;
1415 }
1416
1417 /// Generate the subband filtered lowband
1418 static int sbr_x_gen(SpectralBandReplication *sbr, float X[2][32][64],
1419                      const float X_low[32][40][2], const float Y[2][38][64][2],
1420                      int ch)
1421 {
1422     int k, i;
1423     const int i_f = 32;
1424     const int i_Temp = FFMAX(2*sbr->data[ch].t_env_num_env_old - i_f, 0);
1425     memset(X, 0, 2*sizeof(*X));
1426     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1427         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1428             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1429             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1430         }
1431     }
1432     for (; k < sbr->kx[0] + sbr->m[0]; k++) {
1433         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1434             X[0][i][k] = Y[0][i + i_f][k][0];
1435             X[1][i][k] = Y[0][i + i_f][k][1];
1436         }
1437     }
1438
1439     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1440         for (i = i_Temp; i < i_f; i++) {
1441             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1442             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1443         }
1444     }
1445     for (; k < sbr->kx[1] + sbr->m[1]; k++) {
1446         for (i = i_Temp; i < i_f; i++) {
1447             X[0][i][k] = Y[1][i][k][0];
1448             X[1][i][k] = Y[1][i][k][1];
1449         }
1450     }
1451     return 0;
1452 }
1453
1454 /** High Frequency Adjustment (14496-3 sp04 p217) and Mapping
1455  * (14496-3 sp04 p217)
1456  */
1457 static void sbr_mapping(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1458                         SBRData *ch_data, int e_a[2])
1459 {
1460     int e, i, m;
1461
1462     e_a[0] = -(e_a[1] != ch_data->bs_num_env[0]); // l_APrev
1463     e_a[1] = -1;
1464     if ((ch_data->bs_frame_class & 1) && ch_data->bs_pointer) { // FIXVAR or VARVAR and bs_pointer != 0
1465         e_a[1] = ch_data->bs_num_env[1] + 1 - ch_data->bs_pointer;
1466     } else if ((ch_data->bs_frame_class == 2) && (ch_data->bs_pointer > 1)) // VARFIX and bs_pointer > 1
1467         e_a[1] = ch_data->bs_pointer - 1;
1468
1469     memset(ch_data->s_indexmapped[1], 0, 7*sizeof(ch_data->s_indexmapped[1]));
1470     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env[1]; e++) {
1471         const unsigned int ilim = sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]];
1472         uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1473         int k;
1474
1475         for (i = 0; i < ilim; i++)
1476             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++)
1477                 sbr->e_origmapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->env_facs[e+1][i];
1478
1479         // ch_data->bs_num_noise > 1 => 2 noise floors
1480         k = (ch_data->bs_num_noise > 1) && (ch_data->t_env[e] >= ch_data->t_q[1]);
1481         for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
1482             for (m = sbr->f_tablenoise[i]; m < sbr->f_tablenoise[i + 1]; m++)
1483                 sbr->q_mapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->noise_facs[k+1][i];
1484
1485         for (i = 0; i < sbr->n[1]; i++) {
1486             if (ch_data->bs_add_harmonic_flag) {
1487                 const unsigned int m_midpoint =
1488                     (sbr->f_tablehigh[i] + sbr->f_tablehigh[i + 1]) >> 1;
1489
1490                 ch_data->s_indexmapped[e + 1][m_midpoint - sbr->kx[1]] = ch_data->bs_add_harmonic[i] *
1491                     (e >= e_a[1] || (ch_data->s_indexmapped[0][m_midpoint - sbr->kx[1]] == 1));
1492             }
1493         }
1494
1495         for (i = 0; i < ilim; i++) {
1496             int additional_sinusoid_present = 0;
1497             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++) {
1498                 if (ch_data->s_indexmapped[e + 1][m - sbr->kx[1]]) {
1499                     additional_sinusoid_present = 1;
1500                     break;
1501                 }
1502             }
1503             memset(&sbr->s_mapped[e][table[i] - sbr->kx[1]], additional_sinusoid_present,
1504                    (table[i + 1] - table[i]) * sizeof(sbr->s_mapped[e][0]));
1505         }
1506     }
1507
1508     memcpy(ch_data->s_indexmapped[0], ch_data->s_indexmapped[ch_data->bs_num_env[1]], sizeof(ch_data->s_indexmapped[0]));
1509 }
1510
1511 /// Estimation of current envelope (14496-3 sp04 p218)
1512 static void sbr_env_estimate(float (*e_curr)[48], float X_high[64][40][2],
1513                              SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1514 {
1515     int e, i, m;
1516
1517     if (sbr->bs_interpol_freq) {
1518         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env[1]; e++) {
1519             const float recip_env_size = 0.5f / (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1520             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1521             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1522
1523             for (m = 0; m < sbr->m[1]; m++) {
1524                 float sum = 0.0f;
1525
1526                 for (i = ilb; i < iub; i++) {
1527                     sum += X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] +
1528                            X_high[m + sbr->kx[1]][i][1] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][1];
1529                 }
1530                 e_curr[e][m] = sum * recip_env_size;
1531             }
1532         }
1533     } else {
1534         int k, p;
1535
1536         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env[1]; e++) {
1537             const int env_size = 2 * (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1538             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1539             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1540             const uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1541
1542             for (p = 0; p < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]]; p++) {
1543                 float sum = 0.0f;
1544                 const int den = env_size * (table[p + 1] - table[p]);
1545
1546                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1547                     for (i = ilb; i < iub; i++) {
1548                         sum += X_high[k][i][0] * X_high[k][i][0] +
1549                                X_high[k][i][1] * X_high[k][i][1];
1550                     }
1551                 }
1552                 sum /= den;
1553                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1554                     e_curr[e][k - sbr->kx[1]] = sum;
1555                 }
1556             }
1557         }
1558     }
1559 }
1560
1561 /**
1562  * Calculation of levels of additional HF signal components (14496-3 sp04 p219)
1563  * and Calculation of gain (14496-3 sp04 p219)
1564  */
1565 static void sbr_gain_calc(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1566                           SBRData *ch_data, const int e_a[2])
1567 {
1568     int e, k, m;
1569     // max gain limits : -3dB, 0dB, 3dB, inf dB (limiter off)
1570     static const float limgain[4] = { 0.70795, 1.0, 1.41254, 10000000000 };
1571
1572     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env[1]; e++) {
1573         int delta = !((e == e_a[1]) || (e == e_a[0]));
1574         for (k = 0; k < sbr->n_lim; k++) {
1575             float gain_boost, gain_max;
1576             float sum[2] = { 0.0f, 0.0f };
1577             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1578                 const float temp = sbr->e_origmapped[e][m] / (1.0f + sbr->q_mapped[e][m]);
1579                 sbr->q_m[e][m] = sqrtf(temp * sbr->q_mapped[e][m]);
1580                 sbr->s_m[e][m] = sqrtf(temp * ch_data->s_indexmapped[e + 1][m]);
1581                 if (!sbr->s_mapped[e][m]) {
1582                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] /
1583                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1584                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m] * delta)));
1585                 } else {
1586                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] * sbr->q_mapped[e][m] /
1587                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1588                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m])));
1589                 }
1590             }
1591             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1592                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1593                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m];
1594             }
1595             gain_max = limgain[sbr->bs_limiter_gains] * sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1596             gain_max = FFMIN(100000, gain_max);
1597             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1598                 float q_m_max   = sbr->q_m[e][m] * gain_max / sbr->gain[e][m];
1599                 sbr->q_m[e][m]  = FFMIN(sbr->q_m[e][m], q_m_max);
1600                 sbr->gain[e][m] = FFMIN(sbr->gain[e][m], gain_max);
1601             }
1602             sum[0] = sum[1] = 0.0f;
1603             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1604                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1605                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m] * sbr->gain[e][m] * sbr->gain[e][m]
1606                           + sbr->s_m[e][m] * sbr->s_m[e][m]
1607                           + (delta && !sbr->s_m[e][m]) * sbr->q_m[e][m] * sbr->q_m[e][m];
1608             }
1609             gain_boost = sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1610             gain_boost = FFMIN(1.584893192, gain_boost);
1611             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1612                 sbr->gain[e][m] *= gain_boost;
1613                 sbr->q_m[e][m]  *= gain_boost;
1614                 sbr->s_m[e][m]  *= gain_boost;
1615             }
1616         }
1617     }
1618 }
1619
1620 /// Assembling HF Signals (14496-3 sp04 p220)
1621 static void sbr_hf_assemble(float Y[2][38][64][2], const float X_high[64][40][2],
1622                             SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data,
1623                             const int e_a[2])
1624 {
1625     int e, i, j, m;
1626     const int h_SL = 4 * !sbr->bs_smoothing_mode;
1627     const int kx = sbr->kx[1];
1628     const int m_max = sbr->m[1];
1629     static const float h_smooth[5] = {
1630         0.33333333333333,
1631         0.30150283239582,
1632         0.21816949906249,
1633         0.11516383427084,
1634         0.03183050093751,
1635     };
1636     static const int8_t phi[2][4] = {
1637         {  1,  0, -1,  0}, // real
1638         {  0,  1,  0, -1}, // imaginary
1639     };
1640     float (*g_temp)[48] = ch_data->g_temp, (*q_temp)[48] = ch_data->q_temp;
1641     int indexnoise = ch_data->f_indexnoise;
1642     int indexsine  = ch_data->f_indexsine;
1643     memcpy(Y[0], Y[1], sizeof(Y[0]));
1644
1645     if (sbr->reset) {
1646         for (i = 0; i < h_SL; i++) {
1647             memcpy(g_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->gain[0], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1648             memcpy(q_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->q_m[0],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1649         }
1650     } else if (h_SL) {
1651         memcpy(g_temp[2*ch_data->t_env[0]], g_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(g_temp[0]));
1652         memcpy(q_temp[2*ch_data->t_env[0]], q_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(q_temp[0]));
1653     }
1654
1655     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env[1]; e++) {
1656         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1657             memcpy(g_temp[h_SL + i], sbr->gain[e], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1658             memcpy(q_temp[h_SL + i], sbr->q_m[e],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1659         }
1660     }
1661
1662     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env[1]; e++) {
1663         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1664             int phi_sign = (1 - 2*(kx & 1));
1665
1666             if (h_SL && e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1667                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1668                     const int idx1 = i + h_SL;
1669                     float g_filt = 0.0f;
1670                     for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1671                         g_filt += g_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1672                     Y[1][i][m + kx][0] =
1673                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1674                     Y[1][i][m + kx][1] =
1675                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1676                 }
1677             } else {
1678                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1679                     const float g_filt = g_temp[i + h_SL][m];
1680                     Y[1][i][m + kx][0] =
1681                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1682                     Y[1][i][m + kx][1] =
1683                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1684                 }
1685             }
1686
1687             if (e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1688                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1689                     indexnoise = (indexnoise + 1) & 0x1ff;
1690                     if (sbr->s_m[e][m]) {
1691                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1692                             sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1693                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1694                             sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1695                     } else {
1696                         float q_filt;
1697                         if (h_SL) {
1698                             const int idx1 = i + h_SL;
1699                             q_filt = 0.0f;
1700                             for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1701                                 q_filt += q_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1702                         } else {
1703                             q_filt = q_temp[i][m];
1704                         }
1705                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1706                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][0];
1707                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1708                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][1];
1709                     }
1710                     phi_sign = -phi_sign;
1711                 }
1712             } else {
1713                 indexnoise = (indexnoise + m_max) & 0x1ff;
1714                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1715                     Y[1][i][m + kx][0] +=
1716                         sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1717                     Y[1][i][m + kx][1] +=
1718                         sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1719                     phi_sign = -phi_sign;
1720                 }
1721             }
1722             indexsine = (indexsine + 1) & 3;
1723         }
1724     }
1725     ch_data->f_indexnoise = indexnoise;
1726     ch_data->f_indexsine  = indexsine;
1727 }
1728
1729 void ff_sbr_dequant(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr, int id_aac)
1730 {
1731     int ch;
1732
1733     if (sbr->start) {
1734         for (ch = 0; ch < (id_aac == TYPE_CPE) + 1; ch++) {
1735             sbr_time_freq_grid(ac, sbr, &sbr->data[ch], ch);
1736         }
1737         sbr_dequant(sbr, id_aac);
1738     }
1739 }
1740
1741 void ff_sbr_apply(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr, int ch,
1742                   const float* in, float* out)
1743 {
1744     int downsampled = ac->m4ac.ext_sample_rate < sbr->sample_rate;
1745
1746     /* decode channel */
1747     sbr_qmf_analysis(&ac->dsp, &sbr->rdft, in, sbr->data[ch].analysis_filterbank_samples,
1748                      (float*)sbr->qmf_filter_scratch,
1749                      sbr->data[ch].W, ac->add_bias, 1/(-1024 * ac->sf_scale));
1750     sbr_lf_gen(ac, sbr, sbr->X_low, sbr->data[ch].W);
1751     if (sbr->start) {
1752         sbr_hf_inverse_filter(sbr->alpha0, sbr->alpha1, sbr->X_low, sbr->k[0]);
1753         sbr_chirp(sbr, &sbr->data[ch]);
1754         sbr_hf_gen(ac, sbr, sbr->X_high, sbr->X_low, sbr->alpha0, sbr->alpha1,
1755                    sbr->data[ch].bw_array, sbr->data[ch].t_env,
1756                    sbr->data[ch].bs_num_env[1]);
1757
1758         // hf_adj
1759         sbr_mapping(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1760         sbr_env_estimate(sbr->e_curr, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch]);
1761         sbr_gain_calc(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1762         sbr_hf_assemble(sbr->data[ch].Y, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch],
1763                         sbr->data[ch].e_a);
1764     }
1765
1766     /* synthesis */
1767     sbr_x_gen(sbr, sbr->X, sbr->X_low, sbr->data[ch].Y, ch);
1768     sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, out, sbr->X, sbr->qmf_filter_scratch,
1769                       sbr->data[ch].synthesis_filterbank_samples,
1770                       &sbr->data[ch].synthesis_filterbank_samples_offset,
1771                       downsampled,
1772                       ac->add_bias, -1024 * ac->sf_scale);
1773 }