git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/ac3dec.c

   1 /*
   2  * AC-3 Audio Decoder
   3  * This code is developed as part of Google Summer of Code 2006 Program.
   4  *
   5  * Copyright (c) 2006 Kartikey Mahendra BHATT (bhattkm at gmail dot com).
   6  * Copyright (c) 2007 Justin Ruggles
   7  *
   8  * Portions of this code are derived from liba52
   9  * http://liba52.sourceforge.net
  10  * Copyright (C) 2000-2003 Michel Lespinasse <walken@zoy.org>
  11  * Copyright (C) 1999-2000 Aaron Holtzman <aholtzma@ess.engr.uvic.ca>
  12  *
  13  * This file is part of FFmpeg.
  14  *
  15  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  16  * modify it under the terms of the GNU General Public
  17  * License as published by the Free Software Foundation; either
  18  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
  19  *
  20  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  21  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  22  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  23  * General Public License for more details.
  24  *
  25  * You should have received a copy of the GNU General Public
  26  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  27  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  28  */
  29
  30 #include <stdio.h>
  31 #include <stddef.h>
  32 #include <math.h>
  33 #include <string.h>
  34
  35 #include "avcodec.h"
  36 #include "ac3_parser.h"
  37 #include "bitstream.h"
  38 #include "dsputil.h"
  39 #include "random.h"
  40
  41 /**
  42  * Table of bin locations for rematrixing bands
  43  * reference: Section 7.5.2 Rematrixing : Frequency Band Definitions
  44  */
  45 static const uint8_t rematrix_band_tbl[5] = { 13, 25, 37, 61, 253 };
  46
  47 /* table for exponent to scale_factor mapping
  48  * scale_factor[i] = 2 ^ -(i + 15)
  49  */
  50 static float scale_factors[25];
  51
  52 /** table for grouping exponents */
  53 static uint8_t exp_ungroup_tbl[128][3];
  54
  55
  56 /** tables for ungrouping mantissas */
  57 static float b1_mantissas[32][3];
  58 static float b2_mantissas[128][3];
  59 static float b3_mantissas[8];
  60 static float b4_mantissas[128][2];
  61 static float b5_mantissas[16];
  62
  63 /**
  64  * Quantization table: levels for symmetric. bits for asymmetric.
  65  * reference: Table 7.18 Mapping of bap to Quantizer
  66  */
  67 static const uint8_t qntztab[16] = {
  68     0, 3, 5, 7, 11, 15,
  69     5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16
  70 };
  71
  72 /** dynamic range table. converts codes to scale factors. */
  73 static float dynrng_tbl[256];
  74
  75 /* Adjustmens in dB gain */
  76 #define LEVEL_MINUS_3DB         0.7071067811865476
  77 #define LEVEL_MINUS_4POINT5DB   0.5946035575013605
  78 #define LEVEL_MINUS_6DB         0.5000000000000000
  79 #define LEVEL_PLUS_3DB          1.4142135623730951
  80 #define LEVEL_PLUS_6DB          2.0000000000000000
  81 #define LEVEL_ZERO              0.0000000000000000
  82
  83 static const float clevs[4] = { LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
  84     LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB };
  85
  86 static const float slevs[4] = { LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO, LEVEL_MINUS_6DB };
  87
  88 #define AC3_OUTPUT_LFEON  8
  89
  90 typedef struct {
  91     int acmod;
  92     int cmixlev;
  93     int surmixlev;
  94     int dsurmod;
  95
  96     int blksw[AC3_MAX_CHANNELS];
  97     int dithflag[AC3_MAX_CHANNELS];
  98     int dither_all;
  99     int cplinu;
 100     int chincpl[AC3_MAX_CHANNELS];
 101     int phsflginu;
 102     int cplcoe;
 103     uint32_t cplbndstrc;
 104     int rematstr;
 105     int nrematbnd;
 106     int rematflg[AC3_MAX_CHANNELS];
 107     int cplexpstr;
 108     int lfeexpstr;
 109     int chexpstr[5];
 110     int cplsnroffst;
 111     int cplfgain;
 112     int snroffst[5];
 113     int fgain[5];
 114     int lfesnroffst;
 115     int lfefgain;
 116     int cpldeltbae;
 117     int deltbae[5];
 118     int cpldeltnseg;
 119     uint8_t  cpldeltoffst[8];
 120     uint8_t  cpldeltlen[8];
 121     uint8_t  cpldeltba[8];
 122     int deltnseg[5];
 123     uint8_t  deltoffst[5][8];
 124     uint8_t  deltlen[5][8];
 125     uint8_t  deltba[5][8];
 126
 127     /* Derived Attributes. */
 128     int      sampling_rate;
 129     int      bit_rate;
 130     int      frame_size;
 131
 132     int      nchans;            //number of total channels
 133     int      nfchans;           //number of full-bandwidth channels
 134     int      lfeon;             //lfe channel in use
 135     int      output_mode;       ///< output channel configuration
 136     int      out_channels;      ///< number of output channels
 137
 138     float    dynrng;            //dynamic range gain
 139     float    dynrng2;           //dynamic range gain for 1+1 mode
 140     float    cplco[5][18];      //coupling coordinates
 141     int      ncplbnd;           //number of coupling bands
 142     int      ncplsubnd;         //number of coupling sub bands
 143     int      cplstrtmant;       //coupling start mantissa
 144     int      cplendmant;        //coupling end mantissa
 145     int      endmant[5];        //channel end mantissas
 146     AC3BitAllocParameters bit_alloc_params; ///< bit allocation parameters
 147
 148     int8_t   dcplexps[256];     //decoded coupling exponents
 149     int8_t   dexps[5][256];     //decoded fbw channel exponents
 150     int8_t   dlfeexps[256];     //decoded lfe channel exponents
 151     uint8_t  cplbap[256];       //coupling bit allocation pointers
 152     uint8_t  bap[5][256];       //fbw channel bit allocation pointers
 153     uint8_t  lfebap[256];       //lfe channel bit allocation pointers
 154
 155     float transform_coeffs_cpl[256];
 156     DECLARE_ALIGNED_16(float, transform_coeffs[AC3_MAX_CHANNELS][256]);  //transform coefficients
 157
 158     /* For IMDCT. */
 159     MDCTContext imdct_512;  //for 512 sample imdct transform
 160     MDCTContext imdct_256;  //for 256 sample imdct transform
 161     DSPContext  dsp;        //for optimization
 162
 163     DECLARE_ALIGNED_16(float, output[AC3_MAX_CHANNELS][256]);   //output after imdct transform and windowing
 164     DECLARE_ALIGNED_16(float, delay[AC3_MAX_CHANNELS][256]);    //delay - added to the next block
 165     DECLARE_ALIGNED_16(float, tmp_imdct[256]);                  //temporary storage for imdct transform
 166     DECLARE_ALIGNED_16(float, tmp_output[512]);                 //temporary storage for output before windowing
 167     DECLARE_ALIGNED_16(float, window[256]);                     //window coefficients
 168
 169     /* Miscellaneous. */
 170     GetBitContext gb;
 171     AVRandomState dith_state;   //for dither generation
 172 } AC3DecodeContext;
 173
 174 /*********** BEGIN INIT HELPER FUNCTIONS ***********/
 175 /**
 176  * Generate a Kaiser-Bessel Derived Window.
 177  */
 178 static void ac3_window_init(float *window)
 179 {
 180    int i, j;
 181    double sum = 0.0, bessel, tmp;
 182    double local_window[256];
 183    double alpha2 = (5.0 * M_PI / 256.0) * (5.0 * M_PI / 256.0);
 184
 185    for (i = 0; i < 256; i++) {
 186        tmp = i * (256 - i) * alpha2;
 187        bessel = 1.0;
 188        for (j = 100; j > 0; j--) /* defaul to 100 iterations */
 189            bessel = bessel * tmp / (j * j) + 1;
 190        sum += bessel;
 191        local_window[i] = sum;
 192    }
 193
 194    sum++;
 195    for (i = 0; i < 256; i++)
 196        window[i] = sqrt(local_window[i] / sum);
 197 }
 198
 199 static inline float
 200 symmetric_dequant(int code, int levels)
 201 {
 202     return (code - (levels >> 1)) * (2.0f / levels);
 203 }
 204
 205 /*
 206  * Initialize tables at runtime.
 207  */
 208 static void ac3_tables_init(void)
 209 {
 210     int i;
 211
 212     /* generate grouped mantissa tables
 213        reference: Section 7.3.5 Ungrouping of Mantissas */
 214     for(i=0; i<32; i++) {
 215         /* bap=1 mantissas */
 216         b1_mantissas[i][0] = symmetric_dequant( i / 9     , 3);
 217         b1_mantissas[i][1] = symmetric_dequant((i % 9) / 3, 3);
 218         b1_mantissas[i][2] = symmetric_dequant((i % 9) % 3, 3);
 219     }
 220     for(i=0; i<128; i++) {
 221         /* bap=2 mantissas */
 222         b2_mantissas[i][0] = symmetric_dequant( i / 25     , 5);
 223         b2_mantissas[i][1] = symmetric_dequant((i % 25) / 5, 5);
 224         b2_mantissas[i][2] = symmetric_dequant((i % 25) % 5, 5);
 225
 226         /* bap=4 mantissas */
 227         b4_mantissas[i][0] = symmetric_dequant(i / 11, 11);
 228         b4_mantissas[i][1] = symmetric_dequant(i % 11, 11);
 229     }
 230     /* generate ungrouped mantissa tables
 231        reference: Tables 7.21 and 7.23 */
 232     for(i=0; i<7; i++) {
 233         /* bap=3 mantissas */
 234         b3_mantissas[i] = symmetric_dequant(i, 7);
 235     }
 236     for(i=0; i<15; i++) {
 237         /* bap=5 mantissas */
 238         b5_mantissas[i] = symmetric_dequant(i, 15);
 239     }
 240
 241     /* generate dynamic range table
 242        reference: Section 7.7.1 Dynamic Range Control */
 243     for(i=0; i<256; i++) {
 244         int v = (i >> 5) - ((i >> 7) << 3) - 5;
 245         dynrng_tbl[i] = powf(2.0f, v) * ((i & 0x1F) | 0x20);
 246     }
 247
 248     //generate scale factors
 249     for (i = 0; i < 25; i++)
 250         scale_factors[i] = pow(2.0, -i);
 251
 252     /* generate exponent tables
 253        reference: Section 7.1.3 Exponent Decoding */
 254     for(i=0; i<128; i++) {
 255         exp_ungroup_tbl[i][0] =  i / 25;
 256         exp_ungroup_tbl[i][1] = (i % 25) / 5;
 257         exp_ungroup_tbl[i][2] = (i % 25) % 5;
 258     }
 259 }
 260
 261
 262 static int ac3_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 263 {
 264     AC3DecodeContext *ctx = avctx->priv_data;
 265
 266     ac3_common_init();
 267     ac3_tables_init();
 268     ff_mdct_init(&ctx->imdct_256, 8, 1);
 269     ff_mdct_init(&ctx->imdct_512, 9, 1);
 270     ac3_window_init(ctx->window);
 271     dsputil_init(&ctx->dsp, avctx);
 272     av_init_random(0, &ctx->dith_state);
 273
 274     return 0;
 275 }
 276 /*********** END INIT FUNCTIONS ***********/
 277
 278 /**
 279  * Parses the 'sync info' and 'bit stream info' from the AC-3 bitstream.
 280  * GetBitContext within AC3DecodeContext must point to
 281  * start of the synchronized ac3 bitstream.
 282  */
 283 static int ac3_parse_header(AC3DecodeContext *ctx)
 284 {
 285     AC3HeaderInfo hdr;
 286     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
 287     int err, i;
 288
 289     err = ff_ac3_parse_header(gb->buffer, &hdr);
 290     if(err)
 291         return err;
 292
 293     /* get decoding parameters from header info */
 294     ctx->bit_alloc_params.fscod       = hdr.fscod;
 295     ctx->acmod                        = hdr.acmod;
 296     ctx->cmixlev                      = hdr.cmixlev;
 297     ctx->surmixlev                    = hdr.surmixlev;
 298     ctx->dsurmod                      = hdr.dsurmod;
 299     ctx->lfeon                        = hdr.lfeon;
 300     ctx->bit_alloc_params.halfratecod = hdr.halfratecod;
 301     ctx->sampling_rate                = hdr.sample_rate;
 302     ctx->bit_rate                     = hdr.bit_rate;
 303     ctx->nchans                       = hdr.channels;
 304     ctx->nfchans                      = ctx->nchans - ctx->lfeon;
 305     ctx->frame_size                   = hdr.frame_size;
 306
 307     /* set default output to all source channels */
 308     ctx->out_channels = ctx->nchans;
 309     ctx->output_mode = ctx->acmod;
 310     if(ctx->lfeon)
 311         ctx->output_mode |= AC3_OUTPUT_LFEON;
 312
 313     /* skip over portion of header which has already been read */
 314     skip_bits(gb, 16); //skip the sync_word, sync_info->sync_word = get_bits(gb, 16);
 315     skip_bits(gb, 16); // skip crc1
 316     skip_bits(gb, 8);  // skip fscod and frmsizecod
 317     skip_bits(gb, 11); // skip bsid, bsmod, and acmod
 318     if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_STEREO) {
 319         skip_bits(gb, 2); // skip dsurmod
 320     } else {
 321         if((ctx->acmod & 1) && ctx->acmod != AC3_ACMOD_MONO)
 322             skip_bits(gb, 2); // skip cmixlev
 323         if(ctx->acmod & 4)
 324             skip_bits(gb, 2); // skip surmixlev
 325     }
 326     skip_bits1(gb); // skip lfeon
 327
 328     /* read the rest of the bsi. read twice for dual mono mode. */
 329     i = !(ctx->acmod);
 330     do {
 331         skip_bits(gb, 5); //skip dialog normalization
 332         if (get_bits1(gb))
 333             skip_bits(gb, 8); //skip compression
 334         if (get_bits1(gb))
 335             skip_bits(gb, 8); //skip language code
 336         if (get_bits1(gb))
 337             skip_bits(gb, 7); //skip audio production information
 338     } while (i--);
 339
 340     skip_bits(gb, 2); //skip copyright bit and original bitstream bit
 341
 342     /* FIXME: read & use the xbsi1 downmix levels */
 343     if (get_bits1(gb))
 344         skip_bits(gb, 14); //skip timecode1
 345     if (get_bits1(gb))
 346         skip_bits(gb, 14); //skip timecode2
 347
 348     if (get_bits1(gb)) {
 349         i = get_bits(gb, 6); //additional bsi length
 350         do {
 351             skip_bits(gb, 8);
 352         } while(i--);
 353     }
 354
 355     return 0;
 356 }
 357
 358 /**
 359  * Decodes the grouped exponents.
 360  * This function decodes the coded exponents according to exponent strategy
 361  * and stores them in the decoded exponents buffer.
 362  *
 363  * @param[in]  gb      GetBitContext which points to start of coded exponents
 364  * @param[in]  expstr  Exponent coding strategy
 365  * @param[in]  ngrps   Number of grouped exponents
 366  * @param[in]  absexp  Absolute exponent or DC exponent
 367  * @param[out] dexps   Decoded exponents are stored in dexps
 368  */
 369 static void decode_exponents(GetBitContext *gb, int expstr, int ngrps,
 370                              uint8_t absexp, int8_t *dexps)
 371 {
 372     int i, j, grp, grpsize;
 373     int dexp[256];
 374     int expacc, prevexp;
 375
 376     /* unpack groups */
 377     grpsize = expstr + (expstr == EXP_D45);
 378     for(grp=0,i=0; grp<ngrps; grp++) {
 379         expacc = get_bits(gb, 7);
 380         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][0];
 381         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][1];
 382         dexp[i++] = exp_ungroup_tbl[expacc][2];
 383     }
 384
 385     /* convert to absolute exps and expand groups */
 386     prevexp = absexp;
 387     for(i=0; i<ngrps*3; i++) {
 388         prevexp = av_clip(prevexp + dexp[i]-2, 0, 24);
 389         for(j=0; j<grpsize; j++) {
 390             dexps[(i*grpsize)+j] = prevexp;
 391         }
 392     }
 393 }
 394
 395 /**
 396  * Generates transform coefficients for each coupled channel in the coupling
 397  * range using the coupling coefficients and coupling coordinates.
 398  * reference: Section 7.4.3 Coupling Coordinate Format
 399  */
 400 static void uncouple_channels(AC3DecodeContext *ctx)
 401 {
 402     int i, j, ch, bnd, subbnd;
 403
 404     subbnd = -1;
 405     i = ctx->cplstrtmant;
 406     for(bnd=0; bnd<ctx->ncplbnd; bnd++) {
 407         do {
 408             subbnd++;
 409             for(j=0; j<12; j++) {
 410                 for(ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
 411                     if(ctx->chincpl[ch-1])
 412                         ctx->transform_coeffs[ch][i] = ctx->transform_coeffs_cpl[i] * ctx->cplco[ch-1][bnd] * 8.0f;
 413                 }
 414                 i++;
 415             }
 416         } while((ctx->cplbndstrc >> subbnd) & 1);
 417     }
 418 }
 419
 420 typedef struct { /* grouped mantissas for 3-level 5-leve and 11-level quantization */
 421     float b1_mant[3];
 422     float b2_mant[3];
 423     float b4_mant[2];
 424     int b1ptr;
 425     int b2ptr;
 426     int b4ptr;
 427 } mant_groups;
 428
 429 /* Get the transform coefficients for particular channel */
 430 static int get_transform_coeffs_ch(AC3DecodeContext *ctx, int ch_index, mant_groups *m)
 431 {
 432     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
 433     int i, gcode, tbap, start, end;
 434     uint8_t *exps;
 435     uint8_t *bap;
 436     float *coeffs;
 437
 438     if (ch_index >= 0) { /* fbw channels */
 439         exps = ctx->dexps[ch_index];
 440         bap = ctx->bap[ch_index];
 441         coeffs = ctx->transform_coeffs[ch_index + 1];
 442         start = 0;
 443         end = ctx->endmant[ch_index];
 444     } else if (ch_index == -1) {
 445         exps = ctx->dlfeexps;
 446         bap = ctx->lfebap;
 447         coeffs = ctx->transform_coeffs[0];
 448         start = 0;
 449         end = 7;
 450     } else {
 451         exps = ctx->dcplexps;
 452         bap = ctx->cplbap;
 453         coeffs = ctx->transform_coeffs_cpl;
 454         start = ctx->cplstrtmant;
 455         end = ctx->cplendmant;
 456     }
 457
 458
 459     for (i = start; i < end; i++) {
 460         tbap = bap[i];
 461         switch (tbap) {
 462             case 0:
 463                 coeffs[i] = ((av_random(&ctx->dith_state) & 0xFFFF) * LEVEL_MINUS_3DB) / 32768.0f;
 464                 break;
 465
 466             case 1:
 467                 if(m->b1ptr > 2) {
 468                     gcode = get_bits(gb, 5);
 469                     m->b1_mant[0] = b1_mantissas[gcode][0];
 470                     m->b1_mant[1] = b1_mantissas[gcode][1];
 471                     m->b1_mant[2] = b1_mantissas[gcode][2];
 472                     m->b1ptr = 0;
 473                 }
 474                 coeffs[i] = m->b1_mant[m->b1ptr++];
 475                 break;
 476
 477             case 2:
 478                 if(m->b2ptr > 2) {
 479                     gcode = get_bits(gb, 7);
 480                     m->b2_mant[0] = b2_mantissas[gcode][0];
 481                     m->b2_mant[1] = b2_mantissas[gcode][1];
 482                     m->b2_mant[2] = b2_mantissas[gcode][2];
 483                     m->b2ptr = 0;
 484                 }
 485                 coeffs[i] = m->b2_mant[m->b2ptr++];
 486                 break;
 487
 488             case 3:
 489                 coeffs[i] = b3_mantissas[get_bits(gb, 3)];
 490                 break;
 491
 492             case 4:
 493                 if(m->b4ptr > 1) {
 494                     gcode = get_bits(gb, 7);
 495                     m->b4_mant[0] = b4_mantissas[gcode][0];
 496                     m->b4_mant[1] = b4_mantissas[gcode][1];
 497                     m->b4ptr = 0;
 498                 }
 499                 coeffs[i] = m->b4_mant[m->b4ptr++];
 500                 break;
 501
 502             case 5:
 503                 coeffs[i] = b5_mantissas[get_bits(gb, 4)];
 504                 break;
 505
 506             default:
 507                 coeffs[i] = get_sbits(gb, qntztab[tbap]) * scale_factors[qntztab[tbap]-1];
 508                 break;
 509         }
 510         coeffs[i] *= scale_factors[exps[i]];
 511     }
 512
 513     return 0;
 514 }
 515
 516 /**
 517  * Removes random dithering from coefficients with zero-bit mantissas
 518  * reference: Section 7.3.4 Dither for Zero Bit Mantissas (bap=0)
 519  */
 520 static void remove_dithering(AC3DecodeContext *ctx) {
 521     int ch, i;
 522     int end=0;
 523     float *coeffs;
 524     uint8_t *bap;
 525
 526     for(ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
 527         if(!ctx->dithflag[ch-1]) {
 528             coeffs = ctx->transform_coeffs[ch];
 529             bap = ctx->bap[ch-1];
 530             if(ctx->chincpl[ch-1])
 531                 end = ctx->cplstrtmant;
 532             else
 533                 end = ctx->endmant[ch-1];
 534             for(i=0; i<end; i++) {
 535                 if(bap[i] == 0)
 536                     coeffs[i] = 0.0f;
 537             }
 538             if(ctx->chincpl[ch-1]) {
 539                 bap = ctx->cplbap;
 540                 for(; i<ctx->cplendmant; i++) {
 541                     if(bap[i] == 0)
 542                         coeffs[i] = 0.0f;
 543                 }
 544             }
 545         }
 546     }
 547 }
 548
 549 /* Get the transform coefficients.
 550  * This function extracts the tranform coefficients form the ac3 bitstream.
 551  * This function is called after bit allocation is performed.
 552  */
 553 static int get_transform_coeffs(AC3DecodeContext * ctx)
 554 {
 555     int i, end;
 556     int got_cplchan = 0;
 557     mant_groups m;
 558
 559     m.b1ptr = m.b2ptr = m.b4ptr = 3;
 560
 561     for (i = 0; i < ctx->nfchans; i++) {
 562         /* transform coefficients for individual channel */
 563         if (get_transform_coeffs_ch(ctx, i, &m))
 564             return -1;
 565         /* tranform coefficients for coupling channels */
 566         if (ctx->chincpl[i])  {
 567             if (!got_cplchan) {
 568                 if (get_transform_coeffs_ch(ctx, -2, &m)) {
 569                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "error in decoupling channels\n");
 570                     return -1;
 571                 }
 572                 uncouple_channels(ctx);
 573                 got_cplchan = 1;
 574             }
 575             end = ctx->cplendmant;
 576         } else
 577             end = ctx->endmant[i];
 578         do
 579             ctx->transform_coeffs[i + 1][end] = 0;
 580         while(++end < 256);
 581     }
 582     if (ctx->lfeon) {
 583         if (get_transform_coeffs_ch(ctx, -1, &m))
 584                 return -1;
 585         for (i = 7; i < 256; i++) {
 586             ctx->transform_coeffs[0][i] = 0;
 587         }
 588     }
 589
 590     /* if any channel doesn't use dithering, zero appropriate coefficients */
 591     if(!ctx->dither_all)
 592         remove_dithering(ctx);
 593
 594     return 0;
 595 }
 596
 597 /**
 598  * Performs stereo rematrixing.
 599  * reference: Section 7.5.4 Rematrixing : Decoding Technique
 600  */
 601 static void do_rematrixing(AC3DecodeContext *ctx)
 602 {
 603     int bnd, i;
 604     int end, bndend;
 605     float tmp0, tmp1;
 606
 607     end = FFMIN(ctx->endmant[0], ctx->endmant[1]);
 608
 609     for(bnd=0; bnd<ctx->nrematbnd; bnd++) {
 610         if(ctx->rematflg[bnd]) {
 611             bndend = FFMIN(end, rematrix_band_tbl[bnd+1]);
 612             for(i=rematrix_band_tbl[bnd]; i<bndend; i++) {
 613                 tmp0 = ctx->transform_coeffs[1][i];
 614                 tmp1 = ctx->transform_coeffs[2][i];
 615                 ctx->transform_coeffs[1][i] = tmp0 + tmp1;
 616                 ctx->transform_coeffs[2][i] = tmp0 - tmp1;
 617             }
 618         }
 619     }
 620 }
 621
 622 /* This function performs the imdct on 256 sample transform
 623  * coefficients.
 624  */
 625 static void do_imdct_256(AC3DecodeContext *ctx, int chindex)
 626 {
 627     int i, k;
 628     DECLARE_ALIGNED_16(float, x[128]);
 629     FFTComplex z[2][64];
 630     float *o_ptr = ctx->tmp_output;
 631
 632     for(i=0; i<2; i++) {
 633         /* de-interleave coefficients */
 634         for(k=0; k<128; k++) {
 635             x[k] = ctx->transform_coeffs[chindex][2*k+i];
 636         }
 637
 638         /* run standard IMDCT */
 639         ctx->imdct_256.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_256, o_ptr, x, ctx->tmp_imdct);
 640
 641         /* reverse the post-rotation & reordering from standard IMDCT */
 642         for(k=0; k<32; k++) {
 643             z[i][32+k].re = -o_ptr[128+2*k];
 644             z[i][32+k].im = -o_ptr[2*k];
 645             z[i][31-k].re =  o_ptr[2*k+1];
 646             z[i][31-k].im =  o_ptr[128+2*k+1];
 647         }
 648     }
 649
 650     /* apply AC-3 post-rotation & reordering */
 651     for(k=0; k<64; k++) {
 652         o_ptr[    2*k  ] = -z[0][   k].im;
 653         o_ptr[    2*k+1] =  z[0][63-k].re;
 654         o_ptr[128+2*k  ] = -z[0][   k].re;
 655         o_ptr[128+2*k+1] =  z[0][63-k].im;
 656         o_ptr[256+2*k  ] = -z[1][   k].re;
 657         o_ptr[256+2*k+1] =  z[1][63-k].im;
 658         o_ptr[384+2*k  ] =  z[1][   k].im;
 659         o_ptr[384+2*k+1] = -z[1][63-k].re;
 660     }
 661 }
 662
 663 /* IMDCT Transform. */
 664 static inline void do_imdct(AC3DecodeContext *ctx)
 665 {
 666     int ch;
 667
 668     if (ctx->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) {
 669         ctx->imdct_512.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_512, ctx->tmp_output,
 670                                       ctx->transform_coeffs[0], ctx->tmp_imdct);
 671         ctx->dsp.vector_fmul_add_add(ctx->output[0], ctx->tmp_output,
 672                                      ctx->window, ctx->delay[0], 384, 256, 1);
 673         ctx->dsp.vector_fmul_reverse(ctx->delay[0], ctx->tmp_output+256,
 674                                      ctx->window, 256);
 675     }
 676     for (ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
 677         if (ctx->blksw[ch-1])
 678             do_imdct_256(ctx, ch);
 679         else
 680             ctx->imdct_512.fft.imdct_calc(&ctx->imdct_512, ctx->tmp_output,
 681                                           ctx->transform_coeffs[ch],
 682                                           ctx->tmp_imdct);
 683
 684         ctx->dsp.vector_fmul_add_add(ctx->output[ch], ctx->tmp_output,
 685                                      ctx->window, ctx->delay[ch], 384, 256, 1);
 686         ctx->dsp.vector_fmul_reverse(ctx->delay[ch], ctx->tmp_output+256,
 687                                      ctx->window, 256);
 688     }
 689 }
 690
 691 /* Parse the audio block from ac3 bitstream.
 692  * This function extract the audio block from the ac3 bitstream
 693  * and produces the output for the block. This function must
 694  * be called for each of the six audio block in the ac3 bitstream.
 695  */
 696 static int ac3_parse_audio_block(AC3DecodeContext *ctx, int blk)
 697 {
 698     int nfchans = ctx->nfchans;
 699     int acmod = ctx->acmod;
 700     int i, bnd, seg, grpsize, ch;
 701     GetBitContext *gb = &ctx->gb;
 702     int bit_alloc_flags = 0;
 703     int8_t *dexps;
 704     int mstrcplco, cplcoexp, cplcomant;
 705     int chbwcod, ngrps, cplabsexp, skipl;
 706
 707     for (i = 0; i < nfchans; i++) /*block switch flag */
 708         ctx->blksw[i] = get_bits1(gb);
 709
 710     ctx->dither_all = 1;
 711     for (i = 0; i < nfchans; i++) { /* dithering flag */
 712         ctx->dithflag[i] = get_bits1(gb);
 713         if(!ctx->dithflag[i])
 714             ctx->dither_all = 0;
 715     }
 716
 717     if (get_bits1(gb)) { /* dynamic range */
 718         ctx->dynrng = dynrng_tbl[get_bits(gb, 8)];
 719     } else if(blk == 0) {
 720         ctx->dynrng = 1.0;
 721     }
 722
 723     if(acmod == AC3_ACMOD_DUALMONO) { /* dynamic range 1+1 mode */
 724         if(get_bits1(gb)) {
 725             ctx->dynrng2 = dynrng_tbl[get_bits(gb, 8)];
 726         } else if(blk == 0) {
 727             ctx->dynrng2 = 1.0;
 728         }
 729     }
 730
 731     if (get_bits1(gb)) { /* coupling strategy */
 732         ctx->cplinu = get_bits1(gb);
 733         ctx->cplbndstrc = 0;
 734         if (ctx->cplinu) { /* coupling in use */
 735             int cplbegf, cplendf;
 736
 737             for (i = 0; i < nfchans; i++)
 738                 ctx->chincpl[i] = get_bits1(gb);
 739
 740             if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO)
 741                 ctx->phsflginu = get_bits1(gb); //phase flag in use
 742
 743             cplbegf = get_bits(gb, 4);
 744             cplendf = get_bits(gb, 4);
 745
 746             if (3 + cplendf - cplbegf < 0) {
 747                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "cplendf = %d < cplbegf = %d\n", cplendf, cplbegf);
 748                 return -1;
 749             }
 750
 751             ctx->ncplbnd = ctx->ncplsubnd = 3 + cplendf - cplbegf;
 752             ctx->cplstrtmant = cplbegf * 12 + 37;
 753             ctx->cplendmant = cplendf * 12 + 73;
 754             for (i = 0; i < ctx->ncplsubnd - 1; i++) /* coupling band structure */
 755                 if (get_bits1(gb)) {
 756                     ctx->cplbndstrc |= 1 << i;
 757                     ctx->ncplbnd--;
 758                 }
 759         } else {
 760             for (i = 0; i < nfchans; i++)
 761                 ctx->chincpl[i] = 0;
 762         }
 763     }
 764
 765     if (ctx->cplinu) {
 766         ctx->cplcoe = 0;
 767
 768         for (i = 0; i < nfchans; i++)
 769             if (ctx->chincpl[i])
 770                 if (get_bits1(gb)) { /* coupling co-ordinates */
 771                     ctx->cplcoe |= 1 << i;
 772                     mstrcplco = 3 * get_bits(gb, 2);
 773                     for (bnd = 0; bnd < ctx->ncplbnd; bnd++) {
 774                         cplcoexp = get_bits(gb, 4);
 775                         cplcomant = get_bits(gb, 4);
 776                         if (cplcoexp == 15)
 777                             ctx->cplco[i][bnd] = cplcomant / 16.0f;
 778                         else
 779                             ctx->cplco[i][bnd] = (cplcomant + 16.0f) / 32.0f;
 780                         ctx->cplco[i][bnd] *= scale_factors[cplcoexp + mstrcplco];
 781                     }
 782                 }
 783
 784         if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO && ctx->phsflginu && (ctx->cplcoe & 1 || ctx->cplcoe & 2))
 785             for (bnd = 0; bnd < ctx->ncplbnd; bnd++)
 786                 if (get_bits1(gb))
 787                     ctx->cplco[1][bnd] = -ctx->cplco[1][bnd];
 788     }
 789
 790     if (acmod == AC3_ACMOD_STEREO) {/* rematrixing */
 791         ctx->rematstr = get_bits1(gb);
 792         if (ctx->rematstr) {
 793             ctx->nrematbnd = 4;
 794             if(ctx->cplinu && ctx->cplstrtmant <= 61)
 795                 ctx->nrematbnd -= 1 + (ctx->cplstrtmant == 37);
 796             for(bnd=0; bnd<ctx->nrematbnd; bnd++)
 797                 ctx->rematflg[bnd] = get_bits1(gb);
 798         }
 799     }
 800
 801     ctx->cplexpstr = EXP_REUSE;
 802     ctx->lfeexpstr = EXP_REUSE;
 803     if (ctx->cplinu) /* coupling exponent strategy */
 804         ctx->cplexpstr = get_bits(gb, 2);
 805     for (i = 0; i < nfchans; i++)  /* channel exponent strategy */
 806         ctx->chexpstr[i] = get_bits(gb, 2);
 807     if (ctx->lfeon)  /* lfe exponent strategy */
 808         ctx->lfeexpstr = get_bits1(gb);
 809
 810     for (i = 0; i < nfchans; i++) /* channel bandwidth code */
 811         if (ctx->chexpstr[i] != EXP_REUSE) {
 812             if (ctx->chincpl[i])
 813                 ctx->endmant[i] = ctx->cplstrtmant;
 814             else {
 815                 chbwcod = get_bits(gb, 6);
 816                 if (chbwcod > 60) {
 817                     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "chbwcod = %d > 60", chbwcod);
 818                     return -1;
 819                 }
 820                 ctx->endmant[i] = chbwcod * 3 + 73;
 821             }
 822         }
 823
 824     if (ctx->cplexpstr != EXP_REUSE) {/* coupling exponents */
 825         bit_alloc_flags = 64;
 826         cplabsexp = get_bits(gb, 4) << 1;
 827         ngrps = (ctx->cplendmant - ctx->cplstrtmant) / (3 << (ctx->cplexpstr - 1));
 828         decode_exponents(gb, ctx->cplexpstr, ngrps, cplabsexp, ctx->dcplexps + ctx->cplstrtmant);
 829     }
 830
 831     for (i = 0; i < nfchans; i++) /* fbw channel exponents */
 832         if (ctx->chexpstr[i] != EXP_REUSE) {
 833             bit_alloc_flags |= 1 << i;
 834             grpsize = 3 << (ctx->chexpstr[i] - 1);
 835             ngrps = (ctx->endmant[i] + grpsize - 4) / grpsize;
 836             dexps = ctx->dexps[i];
 837             dexps[0] = get_bits(gb, 4);
 838             decode_exponents(gb, ctx->chexpstr[i], ngrps, dexps[0], dexps + 1);
 839             skip_bits(gb, 2); /* skip gainrng */
 840         }
 841
 842     if (ctx->lfeexpstr != EXP_REUSE) { /* lfe exponents */
 843         bit_alloc_flags |= 32;
 844         ctx->dlfeexps[0] = get_bits(gb, 4);
 845         decode_exponents(gb, ctx->lfeexpstr, 2, ctx->dlfeexps[0], ctx->dlfeexps + 1);
 846     }
 847
 848     if (get_bits1(gb)) { /* bit allocation information */
 849         bit_alloc_flags = 127;
 850         ctx->bit_alloc_params.sdecay = ff_sdecaytab[get_bits(gb, 2)];
 851         ctx->bit_alloc_params.fdecay = ff_fdecaytab[get_bits(gb, 2)];
 852         ctx->bit_alloc_params.sgain  = ff_sgaintab[get_bits(gb, 2)];
 853         ctx->bit_alloc_params.dbknee = ff_dbkneetab[get_bits(gb, 2)];
 854         ctx->bit_alloc_params.floor  = ff_floortab[get_bits(gb, 3)];
 855     }
 856
 857     if (get_bits1(gb)) { /* snroffset */
 858         int csnr;
 859         bit_alloc_flags = 127;
 860         csnr = (get_bits(gb, 6) - 15) << 4;
 861         if (ctx->cplinu) { /* coupling fine snr offset and fast gain code */
 862             ctx->cplsnroffst = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
 863             ctx->cplfgain = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
 864         }
 865         for (i = 0; i < nfchans; i++) { /* channel fine snr offset and fast gain code */
 866             ctx->snroffst[i] = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
 867             ctx->fgain[i] = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
 868         }
 869         if (ctx->lfeon) { /* lfe fine snr offset and fast gain code */
 870             ctx->lfesnroffst = (csnr + get_bits(gb, 4)) << 2;
 871             ctx->lfefgain = ff_fgaintab[get_bits(gb, 3)];
 872         }
 873     }
 874
 875     if (ctx->cplinu && get_bits1(gb)) { /* coupling leak information */
 876         bit_alloc_flags |= 64;
 877         ctx->bit_alloc_params.cplfleak = get_bits(gb, 3);
 878         ctx->bit_alloc_params.cplsleak = get_bits(gb, 3);
 879     }
 880
 881     if (get_bits1(gb)) { /* delta bit allocation information */
 882         bit_alloc_flags = 127;
 883
 884         if (ctx->cplinu) {
 885             ctx->cpldeltbae = get_bits(gb, 2);
 886             if (ctx->cpldeltbae == DBA_RESERVED) {
 887                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "coupling delta bit allocation strategy reserved\n");
 888                 return -1;
 889             }
 890         }
 891
 892         for (i = 0; i < nfchans; i++) {
 893             ctx->deltbae[i] = get_bits(gb, 2);
 894             if (ctx->deltbae[i] == DBA_RESERVED) {
 895                 av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "delta bit allocation strategy reserved\n");
 896                 return -1;
 897             }
 898         }
 899
 900         if (ctx->cplinu)
 901             if (ctx->cpldeltbae == DBA_NEW) { /*coupling delta offset, len and bit allocation */
 902                 ctx->cpldeltnseg = get_bits(gb, 3);
 903                 for (seg = 0; seg <= ctx->cpldeltnseg; seg++) {
 904                     ctx->cpldeltoffst[seg] = get_bits(gb, 5);
 905                     ctx->cpldeltlen[seg] = get_bits(gb, 4);
 906                     ctx->cpldeltba[seg] = get_bits(gb, 3);
 907                 }
 908             }
 909
 910         for (i = 0; i < nfchans; i++)
 911             if (ctx->deltbae[i] == DBA_NEW) {/*channel delta offset, len and bit allocation */
 912                 ctx->deltnseg[i] = get_bits(gb, 3);
 913                 for (seg = 0; seg <= ctx->deltnseg[i]; seg++) {
 914                     ctx->deltoffst[i][seg] = get_bits(gb, 5);
 915                     ctx->deltlen[i][seg] = get_bits(gb, 4);
 916                     ctx->deltba[i][seg] = get_bits(gb, 3);
 917                 }
 918             }
 919     } else if(blk == 0) {
 920         if(ctx->cplinu)
 921             ctx->cpldeltbae = DBA_NONE;
 922         for(i=0; i<nfchans; i++) {
 923             ctx->deltbae[i] = DBA_NONE;
 924         }
 925     }
 926
 927     if (bit_alloc_flags) {
 928         if (ctx->cplinu && (bit_alloc_flags & 64))
 929             ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params, ctx->cplbap,
 930                                           ctx->dcplexps, ctx->cplstrtmant,
 931                                           ctx->cplendmant, ctx->cplsnroffst,
 932                                           ctx->cplfgain, 0,
 933                                           ctx->cpldeltbae, ctx->cpldeltnseg,
 934                                           ctx->cpldeltoffst, ctx->cpldeltlen,
 935                                           ctx->cpldeltba);
 936         for (i = 0; i < nfchans; i++)
 937             if ((bit_alloc_flags >> i) & 1)
 938                 ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params,
 939                                               ctx->bap[i], ctx->dexps[i], 0,
 940                                               ctx->endmant[i], ctx->snroffst[i],
 941                                               ctx->fgain[i], 0, ctx->deltbae[i],
 942                                               ctx->deltnseg[i], ctx->deltoffst[i],
 943                                               ctx->deltlen[i], ctx->deltba[i]);
 944         if (ctx->lfeon && (bit_alloc_flags & 32))
 945             ac3_parametric_bit_allocation(&ctx->bit_alloc_params, ctx->lfebap,
 946                                           ctx->dlfeexps, 0, 7, ctx->lfesnroffst,
 947                                           ctx->lfefgain, 1,
 948                                           DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL);
 949     }
 950
 951     if (get_bits1(gb)) { /* unused dummy data */
 952         skipl = get_bits(gb, 9);
 953         while(skipl--)
 954             skip_bits(gb, 8);
 955     }
 956     /* unpack the transform coefficients
 957      * * this also uncouples channels if coupling is in use.
 958      */
 959     if (get_transform_coeffs(ctx)) {
 960         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error in routine get_transform_coeffs\n");
 961         return -1;
 962     }
 963
 964     /* recover coefficients if rematrixing is in use */
 965     if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_STEREO)
 966         do_rematrixing(ctx);
 967
 968     /* apply scaling to coefficients (headroom, dynrng) */
 969     if(ctx->lfeon) {
 970         for(i=0; i<7; i++) {
 971             ctx->transform_coeffs[0][i] *= 2.0f * ctx->dynrng;
 972         }
 973     }
 974     for(ch=1; ch<=ctx->nfchans; ch++) {
 975         float gain = 2.0f;
 976         if(ctx->acmod == AC3_ACMOD_DUALMONO && ch == 2) {
 977             gain *= ctx->dynrng2;
 978         } else {
 979             gain *= ctx->dynrng;
 980         }
 981         for(i=0; i<ctx->endmant[ch-1]; i++) {
 982             ctx->transform_coeffs[ch][i] *= gain;
 983         }
 984     }
 985
 986     do_imdct(ctx);
 987
 988     return 0;
 989 }
 990
 991 static inline int16_t convert(int32_t i)
 992 {
 993     if (i > 0x43c07fff)
 994         return 32767;
 995     else if (i <= 0x43bf8000)
 996         return -32768;
 997     else
 998         return (i - 0x43c00000);
 999 }
1000
1001 /* Decode ac3 frame.
1002  *
1003  * @param avctx Pointer to AVCodecContext
1004  * @param data Pointer to pcm smaples
1005  * @param data_size Set to number of pcm samples produced by decoding
1006  * @param buf Data to be decoded
1007  * @param buf_size Size of the buffer
1008  */
1009 static int ac3_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data, int *data_size, uint8_t *buf, int buf_size)
1010 {
1011     AC3DecodeContext *ctx = (AC3DecodeContext *)avctx->priv_data;
1012     int16_t *out_samples = (int16_t *)data;
1013     int i, j, k, start;
1014     int32_t *int_ptr[6];
1015
1016     for (i = 0; i < 6; i++)
1017         int_ptr[i] = (int32_t *)(&ctx->output[i]);
1018
1019     //Initialize the GetBitContext with the start of valid AC3 Frame.
1020     init_get_bits(&ctx->gb, buf, buf_size * 8);
1021
1022     //Parse the syncinfo.
1023     if (ac3_parse_header(ctx)) {
1024         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "\n");
1025         *data_size = 0;
1026         return buf_size;
1027     }
1028
1029     avctx->sample_rate = ctx->sampling_rate;
1030     avctx->bit_rate = ctx->bit_rate;
1031
1032     /* channel config */
1033     if (avctx->channels == 0) {
1034         avctx->channels = ctx->out_channels;
1035     }
1036     if(avctx->channels != ctx->out_channels) {
1037         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot mix AC3 to %d channels.\n",
1038                avctx->channels);
1039         return -1;
1040     }
1041
1042     //av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "channels = %d \t bit rate = %d \t sampling rate = %d \n", avctx->channels, avctx->bit_rate * 1000, avctx->sample_rate);
1043
1044     //Parse the Audio Blocks.
1045     for (i = 0; i < NB_BLOCKS; i++) {
1046         if (ac3_parse_audio_block(ctx, i)) {
1047             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error parsing the audio block\n");
1048             *data_size = 0;
1049             return ctx->frame_size;
1050         }
1051         start = (ctx->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) ? 0 : 1;
1052         for (k = 0; k < 256; k++)
1053             for (j = start; j <= ctx->nfchans; j++)
1054                 *(out_samples++) = convert(int_ptr[j][k]);
1055     }
1056     *data_size = NB_BLOCKS * 256 * avctx->channels * sizeof (int16_t);
1057     return ctx->frame_size;
1058 }
1059
1060 /* Uninitialize ac3 decoder.
1061  */
1062 static int ac3_decode_end(AVCodecContext *avctx)
1063 {
1064     AC3DecodeContext *ctx = (AC3DecodeContext *)avctx->priv_data;
1065     ff_mdct_end(&ctx->imdct_512);
1066     ff_mdct_end(&ctx->imdct_256);
1067
1068     return 0;
1069 }
1070
1071 AVCodec ac3_decoder = {
1072     .name = "ac3",
1073     .type = CODEC_TYPE_AUDIO,
1074     .id = CODEC_ID_AC3,
1075     .priv_data_size = sizeof (AC3DecodeContext),
1076     .init = ac3_decode_init,
1077     .close = ac3_decode_end,
1078     .decode = ac3_decode_frame,
1079 };
1080