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[AC3_CRITICAL_BANDS+1] = {
  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  * Map 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 const uint8_t ff_ac3_critical_band_size_tab[AC3_CRITICAL_BANDS]={
  74     1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
  75     1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 3, 3, 3, 3, 3, 3,
  76     3, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 12, 12, 12, 12, 24, 24, 24, 24, 24
  77 };
  78
  79 static uint8_t band_start_tab[51];
  80 static uint8_t bin_to_band_tab[253];
  81 #endif
  82
  83 static inline int calc_lowcomp1(int a, int b0, int b1, int c)
  84 {
  85     if ((b0 + 256) == b1) {
  86         a = c;
  87     } else if (b0 > b1) {
  88         a = FFMAX(a - 64, 0);
  89     }
  90     return a;
  91 }
  92
  93 static inline int calc_lowcomp(int a, int b0, int b1, int bin)
  94 {
  95     if (bin < 7) {
  96         return calc_lowcomp1(a, b0, b1, 384);
  97     } else if (bin < 20) {
  98         return calc_lowcomp1(a, b0, b1, 320);
  99     } else {
 100         return FFMAX(a - 128, 0);
 101     }
 102 }
 103
 104 void ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(int8_t *exp, int start, int end, int16_t *psd,
 105                                int16_t *band_psd)
 106 {
 107     int bin, band;
 108
 109     /* exponent mapping to PSD */
 110     for (bin = start; bin < end; bin++) {
 111         psd[bin]=(3072 - (exp[bin] << 7));
 112     }
 113
 114     /* PSD integration */
 115     bin  = start;
 116     band = bin_to_band_tab[start];
 117     do {
 118         int v = psd[bin++];
 119         int band_end = FFMIN(band_start_tab[band+1], end);
 120         for (; bin < band_end; bin++) {
 121             int max = FFMAX(v, psd[bin]);
 122             /* logadd */
 123             int adr = FFMIN(max - ((v + psd[bin] + 1) >> 1), 255);
 124             v = max + ff_ac3_log_add_tab[adr];
 125         }
 126         band_psd[band++] = v;
 127     } while (end > band_start_tab[band]);
 128 }
 129
 130 int ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(AC3BitAllocParameters *s, int16_t *band_psd,
 131                                int start, int end, int fast_gain, int is_lfe,
 132                                int dba_mode, int dba_nsegs, uint8_t *dba_offsets,
 133                                uint8_t *dba_lengths, uint8_t *dba_values,
 134                                int16_t *mask)
 135 {
 136     int16_t excite[AC3_CRITICAL_BANDS]; /* excitation */
 137     int band;
 138     int band_start, band_end, begin, end1;
 139     int lowcomp, fastleak, slowleak;
 140
 141     /* excitation function */
 142     band_start = bin_to_band_tab[start];
 143     band_end   = bin_to_band_tab[end-1] + 1;
 144
 145     if (band_start == 0) {
 146         lowcomp = 0;
 147         lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, band_psd[0], band_psd[1], 384);
 148         excite[0] = band_psd[0] - fast_gain - lowcomp;
 149         lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, band_psd[1], band_psd[2], 384);
 150         excite[1] = band_psd[1] - fast_gain - lowcomp;
 151         begin = 7;
 152         for (band = 2; band < 7; band++) {
 153             if (!(is_lfe && band == 6))
 154                 lowcomp = calc_lowcomp1(lowcomp, band_psd[band], band_psd[band+1], 384);
 155             fastleak = band_psd[band] - fast_gain;
 156             slowleak = band_psd[band] - s->slow_gain;
 157             excite[band] = fastleak - lowcomp;
 158             if (!(is_lfe && band == 6)) {
 159                 if (band_psd[band] <= band_psd[band+1]) {
 160                     begin = band + 1;
 161                     break;
 162                 }
 163             }
 164         }
 165
 166         end1 = FFMIN(band_end, 22);
 167         for (band = begin; band < end1; band++) {
 168             if (!(is_lfe && band == 6))
 169                 lowcomp = calc_lowcomp(lowcomp, band_psd[band], band_psd[band+1], band);
 170             fastleak = FFMAX(fastleak - s->fast_decay, band_psd[band] - fast_gain);
 171             slowleak = FFMAX(slowleak - s->slow_decay, band_psd[band] - s->slow_gain);
 172             excite[band] = FFMAX(fastleak - lowcomp, slowleak);
 173         }
 174         begin = 22;
 175     } else {
 176         /* coupling channel */
 177         begin = band_start;
 178         fastleak = (s->cpl_fast_leak << 8) + 768;
 179         slowleak = (s->cpl_slow_leak << 8) + 768;
 180     }
 181
 182     for (band = begin; band < band_end; band++) {
 183         fastleak = FFMAX(fastleak - s->fast_decay, band_psd[band] - fast_gain);
 184         slowleak = FFMAX(slowleak - s->slow_decay, band_psd[band] - s->slow_gain);
 185         excite[band] = FFMAX(fastleak, slowleak);
 186     }
 187
 188     /* compute masking curve */
 189
 190     for (band = band_start; band < band_end; band++) {
 191         int tmp = s->db_per_bit - band_psd[band];
 192         if (tmp > 0) {
 193             excite[band] += tmp >> 2;
 194         }
 195         mask[band] = FFMAX(ff_ac3_hearing_threshold_tab[band >> s->sr_shift][s->sr_code], excite[band]);
 196     }
 197
 198     /* delta bit allocation */
 199
 200     if (dba_mode == DBA_REUSE || dba_mode == DBA_NEW) {
 201         int i, seg, delta;
 202         if (dba_nsegs >= 8)
 203             return -1;
 204         band = 0;
 205         for (seg = 0; seg < dba_nsegs; seg++) {
 206             band += dba_offsets[seg];
 207             if (band >= AC3_CRITICAL_BANDS || dba_lengths[seg] > AC3_CRITICAL_BANDS-band)
 208                 return -1;
 209             if (dba_values[seg] >= 4) {
 210                 delta = (dba_values[seg] - 3) << 7;
 211             } else {
 212                 delta = (dba_values[seg] - 4) << 7;
 213             }
 214             for (i = 0; i < dba_lengths[seg]; i++) {
 215                 mask[band++] += delta;
 216             }
 217         }
 218     }
 219     return 0;
 220 }
 221
 222 void ff_ac3_bit_alloc_calc_bap(int16_t *mask, int16_t *psd, int start, int end,
 223                                int snr_offset, int floor,
 224                                const uint8_t *bap_tab, uint8_t *bap)
 225 {
 226     int bin, band;
 227
 228     /* special case, if snr offset is -960, set all bap's to zero */
 229     if (snr_offset == -960) {
 230         memset(bap, 0, AC3_MAX_COEFS);
 231         return;
 232     }
 233
 234     bin  = start;
 235     band = bin_to_band_tab[start];
 236     do {
 237         int m = (FFMAX(mask[band] - snr_offset - floor, 0) & 0x1FE0) + floor;
 238         int band_end = FFMIN(band_start_tab[band+1], end);
 239         for (; bin < band_end; bin++) {
 240             int address = av_clip((psd[bin] - m) >> 5, 0, 63);
 241             bap[bin] = bap_tab[address];
 242         }
 243     } while (end > band_start_tab[band++]);
 244 }
 245
 246 /**
 247  * Initialize some tables.
 248  * note: This function must remain thread safe because it is called by the
 249  *       AVParser init code.
 250  */
 251 av_cold void ac3_common_init(void)
 252 {
 253 #if !CONFIG_HARDCODED_TABLES
 254     /* compute bndtab and masktab from bandsz */
 255     int bin = 0, band;
 256     for (band = 0; band < AC3_CRITICAL_BANDS; band++) {
 257         int band_end = bin + ff_ac3_critical_band_size_tab[band];
 258         band_start_tab[band] = bin;
 259         while (bin < band_end)
 260             bin_to_band_tab[bin++] = band;
 261     }
 262     band_start_tab[AC3_CRITICAL_BANDS] = bin;
 263 #endif /* !CONFIG_HARDCODED_TABLES */
 264 }