git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/ac3.c

   1 /*
   2  * Common code between the AC-3 encoder and decoder
   3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * Common code between the AC-3 encoder and decoder.
  25  */
  26
  27 #include "avcodec.h"
  28 #include "ac3.h"
  29 #include "get_bits.h"
  30
  31 #if CONFIG_HARDCODED_TABLES
  32
  33 /**
  34  * Starting frequency coefficient bin for each critical band.
  35  */
  36 static const uint8_t band_start_tab[51] = {
  37       0,  1,   2,   3,   4,   5,   6,   7,   8,   9,
  38      10,  11, 12,  13,  14,  15,  16,  17,  18,  19,
  39      20,  21, 22,  23,  24,  25,  26,  27,  28,  31,
  40      34,  37, 40,  43,  46,  49,  55,  61,  67,  73,
  41      79,  85, 97, 109, 121, 133, 157, 181, 205, 229, 253
  42 };
  43
  44 /**
  45  * Maps each frequency coefficient bin to the critical band that contains it.
  46  */
  47 static const uint8_t bin_to_band_tab[253] = {
  48      0,
  49      1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12,
  50     13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24,
  51     25, 26, 27, 28, 28, 28, 29, 29, 29, 30, 30, 30,
  52     31, 31, 31, 32, 32, 32, 33, 33, 33, 34, 34, 34,
  53     35, 35, 35, 35, 35, 35, 36, 36, 36, 36, 36, 36,
  54     37, 37, 37, 37, 37, 37, 38, 38, 38, 38, 38, 38,
  55     39, 39, 39, 39, 39, 39, 40, 40, 40, 40, 40, 40,
  56     41, 41, 41, 41, 41, 41, 41, 41, 41, 41, 41, 41,
  57     42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42,
  58     43, 43, 43, 43, 43, 43, 43, 43, 43, 43, 43, 43,
  59     44, 44, 44, 44, 44, 44, 44, 44, 44, 44, 44, 44,
  60     45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45,
  61     45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45, 45,
  62     46, 46, 46, 46, 46, 46, 46, 46, 46, 46, 46, 46,
  63     46, 46, 46, 46, 46, 46, 46, 46, 46, 46, 46, 46,
  64     47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47,
  65     47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47, 47,
  66     48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48,
  67     48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48,
  68     49, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 49,
  69     49, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 49, 49
  70 };
  71
  72 #else /* CONFIG_HARDCODED_TABLES */
  73 static uint8_t band_start_tab[51];
  74 static uint8_t bin_to_band_tab[253];
  75 #endif
  76
  77 static inline int calc_lowcomp1(int a, int b0, int b1, int c)
  78 {
  79     if ((b0 + 256) == b1) {
  80         a = c;
  81     } else if (b0 > b1) {
  82         a = FFMAX(a - 64, 0);
  83     }
  84     return a;
  85 }
  86
  87 static inline int calc_lowcomp(int a, int b0, int b1, int bin)
  88 {
  89     if (bin < 7) {
  90         return calc_lowcomp1(a, b0, b1, 384);
  91     } else if (bin < 20) {
  92         return calc_lowcomp1(a, b0, b1, 320);
  93     } else {
  94         return FFMAX(a - 128, 0);
  95     }
  96 }
  97
  98 void ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(int8_t *exp, int start, int end, int16_t *psd,
  99                                int16_t *band_psd)
 100 {
 101     int bin, band;
 102
 103     /* exponent mapping to PSD */
 104     for (bin = start; bin < end; bin++) {
 105         psd[bin]=(3072 - (exp[bin] << 7));
 106     }
 107
 108     /* PSD integration */
 109     bin  = start;
 110     band = bin_to_band_tab[start];
 111     do {
 112         int v = psd[bin++];
 113         int band_end = FFMIN(band_start_tab[band+1], end);
 114         for (; bin < band_end; bin++) {
 115             int max = FFMAX(v, psd[bin]);
 116             /* logadd */
 117             int adr = FFMIN(max - ((v + psd[bin] + 1) >> 1), 255);
 118             v = max + ff_ac3_log_add_tab[adr];
 119         }
 120         band_psd[band++] = v;
 121     } while (end > band_start_tab[band]);
 122 }
 123
 124 int ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(AC3BitAllocParameters *s, int16_t *band_psd,
 125                                int start, int end, int fast_gain, int is_lfe,
 126                                int dba_mode, int dba_nsegs, uint8_t *dba_offsets,
 127                                uint8_t *dba_lengths, uint8_t *dba_values,
 128                                int16_t *mask)
 129 {
 130     int16_t excite[50]; /* excitation */
 131     int band;
 132     int band_start, band_end, begin, end1;
 133     int lowcomp, fastleak, slowleak;
 134
 135     /* excitation function */
 136     band_start = bin_to_band_tab[start];
 137     band_end   = bin_to_band_tab[end-1] + 1;
 138
 139     if (band_start == 0) {
 140         lowcomp = 0;
 141         lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, band_psd[0], band_psd[1], 384);
 142         excite[0] = band_psd[0] - fast_gain - lowcomp;
 143         lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, band_psd[1], band_psd[2], 384);
 144         excite[1] = band_psd[1] - fast_gain - lowcomp;
 145         begin = 7;
 146         for (band = 2; band < 7; band++) {
 147             if (!(is_lfe && band == 6))
 148                 lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, band_psd[band], band_psd[band+1], 384);
 149             fastleak = band_psd[band] - fast_gain;
 150             slowleak = band_psd[band] - s->slow_gain;
 151             excite[band] = fastleak - lowcomp;
 152             if (!(is_lfe && band == 6)) {
 153                 if (band_psd[band] <= band_psd[band+1]) {
 154                     begin = band + 1;
 155                     break;
 156                 }
 157             }
 158         }
 159
 160         end1 = FFMIN(band_end, 22);
 161         for (band = begin; band < end1; band++) {
 162             if (!(is_lfe && band == 6))
 163                 lowcomp = calc_lowcomp(lowcomp, band_psd[band], band_psd[band+1], band);
 164             fastleak = FFMAX(fastleak - s->fast_decay, band_psd[band] - fast_gain);
 165             slowleak = FFMAX(slowleak - s->slow_decay, band_psd[band] - s->slow_gain);
 166             excite[band] = FFMAX(fastleak - lowcomp, slowleak);
 167         }
 168         begin = 22;
 169     } else {
 170         /* coupling channel */
 171         begin = band_start;
 172         fastleak = (s->cpl_fast_leak << 8) + 768;
 173         slowleak = (s->cpl_slow_leak << 8) + 768;
 174     }
 175
 176     for (band = begin; band < band_end; band++) {
 177         fastleak = FFMAX(fastleak - s->fast_decay, band_psd[band] - fast_gain);
 178         slowleak = FFMAX(slowleak - s->slow_decay, band_psd[band] - s->slow_gain);
 179         excite[band] = FFMAX(fastleak, slowleak);
 180     }
 181
 182     /* compute masking curve */
 183
 184     for (band = band_start; band < band_end; band++) {
 185         int tmp = s->db_per_bit - band_psd[band];
 186         if (tmp > 0) {
 187             excite[band] += tmp >> 2;
 188         }
 189         mask[band] = FFMAX(ff_ac3_hearing_threshold_tab[band >> s->sr_shift][s->sr_code], excite[band]);
 190     }
 191
 192     /* delta bit allocation */
 193
 194     if (dba_mode == DBA_REUSE || dba_mode == DBA_NEW) {
 195         int i, seg, delta;
 196         if (dba_nsegs >= 8)
 197             return -1;
 198         band = 0;
 199         for (seg = 0; seg < dba_nsegs; seg++) {
 200             band += dba_offsets[seg];
 201             if (band >= 50 || dba_lengths[seg] > 50-band)
 202                 return -1;
 203             if (dba_values[seg] >= 4) {
 204                 delta = (dba_values[seg] - 3) << 7;
 205             } else {
 206                 delta = (dba_values[seg] - 4) << 7;
 207             }
 208             for (i = 0; i < dba_lengths[seg]; i++) {
 209                 mask[band++] += delta;
 210             }
 211         }
 212     }
 213     return 0;
 214 }
 215
 216 void ff_ac3_bit_alloc_calc_bap(int16_t *mask, int16_t *psd, int start, int end,
 217                                int snr_offset, int floor,
 218                                const uint8_t *bap_tab, uint8_t *bap)
 219 {
 220     int bin, band;
 221
 222     /* special case, if snr offset is -960, set all bap's to zero */
 223     if (snr_offset == -960) {
 224         memset(bap, 0, 256);
 225         return;
 226     }
 227
 228     bin  = start;
 229     band = bin_to_band_tab[start];
 230     do {
 231         int m = (FFMAX(mask[band] - snr_offset - floor, 0) & 0x1FE0) + floor;
 232         int band_end = FFMIN(band_start_tab[band+1], end);
 233         for (; bin < band_end; bin++) {
 234             int address = av_clip((psd[bin] - m) >> 5, 0, 63);
 235             bap[bin] = bap_tab[address];
 236         }
 237     } while (end > band_start_tab[band++]);
 238 }
 239
 240 /* AC-3 bit allocation. The algorithm is the one described in the AC-3
 241    spec. */
 242 void ac3_parametric_bit_allocation(AC3BitAllocParameters *s, uint8_t *bap,
 243                                    int8_t *exp, int start, int end,
 244                                    int snr_offset, int fast_gain, int is_lfe,
 245                                    int dba_mode, int dba_nsegs,
 246                                    uint8_t *dba_offsets, uint8_t *dba_lengths,
 247                                    uint8_t *dba_values)
 248 {
 249     int16_t psd[256];   /* scaled exponents */
 250     int16_t band_psd[50]; /* interpolated exponents */
 251     int16_t mask[50];   /* masking value */
 252
 253     ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(exp, start, end, psd, band_psd);
 254
 255     ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(s, band_psd, start, end, fast_gain, is_lfe,
 256                                dba_mode, dba_nsegs, dba_offsets, dba_lengths,
 257                                dba_values, mask);
 258
 259     ff_ac3_bit_alloc_calc_bap(mask, psd, start, end, snr_offset, s->floor,
 260                               ff_ac3_bap_tab, bap);
 261 }
 262
 263 /**
 264  * Initializes some tables.
 265  * note: This function must remain thread safe because it is called by the
 266  *       AVParser init code.
 267  */
 268 av_cold void ac3_common_init(void)
 269 {
 270 #if !CONFIG_HARDCODED_TABLES
 271     /* compute bndtab and masktab from bandsz */
 272     int bin = 0, band;
 273     for (band = 0; band < 50; band++) {
 274         int band_end = bin + ff_ac3_critical_band_size_tab[band];
 275         band_start_tab[band] = bin;
 276         while (bin < band_end)
 277             bin_to_band_tab[bin++] = band;
 278     }
 279     band_start_tab[50] = bin;
 280 #endif /* !CONFIG_HARDCODED_TABLES */
 281 }