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

   1 /*
   2  * Common code between the AC-3 encoder and decoder
   3  * Copyright (c) 2000, 2001, 2002 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 #ifndef AVCODEC_AC3_H
  28 #define AVCODEC_AC3_H
  29
  30 #define AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE 3840 /* in bytes */
  31 #define AC3_MAX_CHANNELS 7            /**< maximum number of channels, including coupling channel */
  32 #define CPL_CH 0                      /**< coupling channel index */
  33
  34 #define AC3_MAX_COEFS   256
  35 #define AC3_BLOCK_SIZE  256
  36 #define AC3_MAX_BLOCKS    6
  37 #define AC3_FRAME_SIZE (AC3_MAX_BLOCKS * 256)
  38 #define AC3_WINDOW_SIZE (AC3_BLOCK_SIZE * 2)
  39 #define AC3_CRITICAL_BANDS 50
  40 #define AC3_MAX_CPL_BANDS  18
  41
  42 #include "libavutil/opt.h"
  43 #include "avcodec.h"
  44 #include "ac3tab.h"
  45
  46 /* exponent encoding strategy */
  47 #define EXP_REUSE 0
  48 #define EXP_NEW   1
  49
  50 #define EXP_D15   1
  51 #define EXP_D25   2
  52 #define EXP_D45   3
  53
  54 /* pre-defined gain values */
  55 #define LEVEL_PLUS_3DB          1.4142135623730950
  56 #define LEVEL_PLUS_1POINT5DB    1.1892071150027209
  57 #define LEVEL_MINUS_1POINT5DB   0.8408964152537145
  58 #define LEVEL_MINUS_3DB         0.7071067811865476
  59 #define LEVEL_MINUS_4POINT5DB   0.5946035575013605
  60 #define LEVEL_MINUS_6DB         0.5000000000000000
  61 #define LEVEL_MINUS_9DB         0.3535533905932738
  62 #define LEVEL_ZERO              0.0000000000000000
  63 #define LEVEL_ONE               1.0000000000000000
  64
  65 /** Delta bit allocation strategy */
  66 typedef enum {
  67     DBA_REUSE = 0,
  68     DBA_NEW,
  69     DBA_NONE,
  70     DBA_RESERVED
  71 } AC3DeltaStrategy;
  72
  73 /** Channel mode (audio coding mode) */
  74 typedef enum {
  75     AC3_CHMODE_DUALMONO = 0,
  76     AC3_CHMODE_MONO,
  77     AC3_CHMODE_STEREO,
  78     AC3_CHMODE_3F,
  79     AC3_CHMODE_2F1R,
  80     AC3_CHMODE_3F1R,
  81     AC3_CHMODE_2F2R,
  82     AC3_CHMODE_3F2R
  83 } AC3ChannelMode;
  84
  85 typedef struct AC3BitAllocParameters {
  86     int sr_code;
  87     int sr_shift;
  88     int slow_gain, slow_decay, fast_decay, db_per_bit, floor;
  89     int cpl_fast_leak, cpl_slow_leak;
  90 } AC3BitAllocParameters;
  91
  92 /**
  93  * @struct AC3HeaderInfo
  94  * Coded AC-3 header values up to the lfeon element, plus derived values.
  95  */
  96 typedef struct {
  97     /** @name Coded elements
  98      * @{
  99      */
 100     uint16_t sync_word;
 101     uint16_t crc1;
 102     uint8_t sr_code;
 103     uint8_t bitstream_id;
 104     uint8_t bitstream_mode;
 105     uint8_t channel_mode;
 106     uint8_t lfe_on;
 107     uint8_t frame_type;
 108     int substreamid;                        ///< substream identification
 109     int center_mix_level;                   ///< Center mix level index
 110     int surround_mix_level;                 ///< Surround mix level index
 111     uint16_t channel_map;
 112     int num_blocks;                         ///< number of audio blocks
 113     /** @} */
 114
 115     /** @name Derived values
 116      * @{
 117      */
 118     uint8_t sr_shift;
 119     uint16_t sample_rate;
 120     uint32_t bit_rate;
 121     uint8_t channels;
 122     uint16_t frame_size;
 123     int64_t channel_layout;
 124     /** @} */
 125 } AC3HeaderInfo;
 126
 127 typedef enum {
 128     EAC3_FRAME_TYPE_INDEPENDENT = 0,
 129     EAC3_FRAME_TYPE_DEPENDENT,
 130     EAC3_FRAME_TYPE_AC3_CONVERT,
 131     EAC3_FRAME_TYPE_RESERVED
 132 } EAC3FrameType;
 133
 134 /**
 135  * Encoding Options used by AVOption.
 136  */
 137 typedef struct AC3EncOptions {
 138     /* AC-3 metadata options*/
 139     int dialogue_level;
 140     int bitstream_mode;
 141     float center_mix_level;
 142     float surround_mix_level;
 143     int dolby_surround_mode;
 144     int audio_production_info;
 145     int mixing_level;
 146     int room_type;
 147     int copyright;
 148     int original;
 149     int extended_bsi_1;
 150     int preferred_stereo_downmix;
 151     float ltrt_center_mix_level;
 152     float ltrt_surround_mix_level;
 153     float loro_center_mix_level;
 154     float loro_surround_mix_level;
 155     int extended_bsi_2;
 156     int dolby_surround_ex_mode;
 157     int dolby_headphone_mode;
 158     int ad_converter_type;
 159
 160     /* other encoding options */
 161     int allow_per_frame_metadata;
 162     int stereo_rematrixing;
 163     int channel_coupling;
 164     int cpl_start;
 165 } AC3EncOptions;
 166
 167 void ff_ac3_common_init(void);
 168
 169 extern const int64_t ff_ac3_channel_layouts[];
 170 extern const AVOption ff_ac3_options[];
 171
 172 extern AVCodec ff_ac3_float_encoder;
 173 extern AVCodec ff_ac3_fixed_encoder;
 174
 175 /**
 176  * Calculate the log power-spectral density of the input signal.
 177  * This gives a rough estimate of signal power in the frequency domain by using
 178  * the spectral envelope (exponents).  The psd is also separately grouped
 179  * into critical bands for use in the calculating the masking curve.
 180  * 128 units in psd = -6 dB.  The dbknee parameter in AC3BitAllocParameters
 181  * determines the reference level.
 182  *
 183  * @param[in]  exp        frequency coefficient exponents
 184  * @param[in]  start      starting bin location
 185  * @param[in]  end        ending bin location
 186  * @param[out] psd        signal power for each frequency bin
 187  * @param[out] band_psd   signal power for each critical band
 188  */
 189 void ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(int8_t *exp, int start, int end, int16_t *psd,
 190                                int16_t *band_psd);
 191
 192 /**
 193  * Calculate the masking curve.
 194  * First, the excitation is calculated using parameters in s and the signal
 195  * power in each critical band.  The excitation is compared with a predefined
 196  * hearing threshold table to produce the masking curve.  If delta bit
 197  * allocation information is provided, it is used for adjusting the masking
 198  * curve, usually to give a closer match to a better psychoacoustic model.
 199  *
 200  * @param[in]  s            adjustable bit allocation parameters
 201  * @param[in]  band_psd     signal power for each critical band
 202  * @param[in]  start        starting bin location
 203  * @param[in]  end          ending bin location
 204  * @param[in]  fast_gain    fast gain (estimated signal-to-mask ratio)
 205  * @param[in]  is_lfe       whether or not the channel being processed is the LFE
 206  * @param[in]  dba_mode     delta bit allocation mode (none, reuse, or new)
 207  * @param[in]  dba_nsegs    number of delta segments
 208  * @param[in]  dba_offsets  location offsets for each segment
 209  * @param[in]  dba_lengths  length of each segment
 210  * @param[in]  dba_values   delta bit allocation for each segment
 211  * @param[out] mask         calculated masking curve
 212  * @return returns 0 for success, non-zero for error
 213  */
 214 int ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(AC3BitAllocParameters *s, int16_t *band_psd,
 215                                int start, int end, int fast_gain, int is_lfe,
 216                                int dba_mode, int dba_nsegs, uint8_t *dba_offsets,
 217                                uint8_t *dba_lengths, uint8_t *dba_values,
 218                                int16_t *mask);
 219
 220 #endif /* AVCODEC_AC3_H */