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

   1 /*
   2  * AC-3 Audio Decoder
   3  * This code was developed as part of Google Summer of Code 2006.
   4  * E-AC-3 support was added as part of Google Summer of Code 2007.
   5  *
   6  * Copyright (c) 2006 Kartikey Mahendra BHATT (bhattkm at gmail dot com)
   7  * Copyright (c) 2007-2008 Bartlomiej Wolowiec <bartek.wolowiec@gmail.com>
   8  * Copyright (c) 2007 Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
   9  *
  10  * This file is part of Libav.
  11  *
  12  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  14  * License as published by the Free Software Foundation; either
  15  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  24  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  25  */
  26
  27 #include <stdio.h>
  28 #include <stddef.h>
  29 #include <math.h>
  30 #include <string.h>
  31
  32 #include "libavutil/crc.h"
  33 #include "internal.h"
  34 #include "aac_ac3_parser.h"
  35 #include "ac3_parser.h"
  36 #include "ac3dec.h"
  37 #include "ac3dec_data.h"
  38 #include "kbdwin.h"
  39
  40 /** Large enough for maximum possible frame size when the specification limit is ignored */
  41 #define AC3_FRAME_BUFFER_SIZE 32768
  42
  43 /**
  44  * table for ungrouping 3 values in 7 bits.
  45  * used for exponents and bap=2 mantissas
  46  */
  47 static uint8_t ungroup_3_in_7_bits_tab[128][3];
  48
  49
  50 /** tables for ungrouping mantissas */
  51 static int b1_mantissas[32][3];
  52 static int b2_mantissas[128][3];
  53 static int b3_mantissas[8];
  54 static int b4_mantissas[128][2];
  55 static int b5_mantissas[16];
  56
  57 /**
  58  * Quantization table: levels for symmetric. bits for asymmetric.
  59  * reference: Table 7.18 Mapping of bap to Quantizer
  60  */
  61 static const uint8_t quantization_tab[16] = {
  62     0, 3, 5, 7, 11, 15,
  63     5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16
  64 };
  65
  66 /** dynamic range table. converts codes to scale factors. */
  67 static float dynamic_range_tab[256];
  68
  69 /** Adjustments in dB gain */
  70 static const float gain_levels[9] = {
  71     LEVEL_PLUS_3DB,
  72     LEVEL_PLUS_1POINT5DB,
  73     LEVEL_ONE,
  74     LEVEL_MINUS_1POINT5DB,
  75     LEVEL_MINUS_3DB,
  76     LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
  77     LEVEL_MINUS_6DB,
  78     LEVEL_ZERO,
  79     LEVEL_MINUS_9DB
  80 };
  81
  82 /**
  83  * Table for center mix levels
  84  * reference: Section 5.4.2.4 cmixlev
  85  */
  86 static const uint8_t center_levels[4] = { 4, 5, 6, 5 };
  87
  88 /**
  89  * Table for surround mix levels
  90  * reference: Section 5.4.2.5 surmixlev
  91  */
  92 static const uint8_t surround_levels[4] = { 4, 6, 7, 6 };
  93
  94 /**
  95  * Table for default stereo downmixing coefficients
  96  * reference: Section 7.8.2 Downmixing Into Two Channels
  97  */
  98 static const uint8_t ac3_default_coeffs[8][5][2] = {
  99     { { 2, 7 }, { 7, 2 },                               },
 100     { { 4, 4 },                                         },
 101     { { 2, 7 }, { 7, 2 },                               },
 102     { { 2, 7 }, { 5, 5 }, { 7, 2 },                     },
 103     { { 2, 7 }, { 7, 2 }, { 6, 6 },                     },
 104     { { 2, 7 }, { 5, 5 }, { 7, 2 }, { 8, 8 },           },
 105     { { 2, 7 }, { 7, 2 }, { 6, 7 }, { 7, 6 },           },
 106     { { 2, 7 }, { 5, 5 }, { 7, 2 }, { 6, 7 }, { 7, 6 }, },
 107 };
 108
 109 /**
 110  * Symmetrical Dequantization
 111  * reference: Section 7.3.3 Expansion of Mantissas for Symmetrical Quantization
 112  *            Tables 7.19 to 7.23
 113  */
 114 static inline int
 115 symmetric_dequant(int code, int levels)
 116 {
 117     return ((code - (levels >> 1)) << 24) / levels;
 118 }
 119
 120 /*
 121  * Initialize tables at runtime.
 122  */
 123 static av_cold void ac3_tables_init(void)
 124 {
 125     int i;
 126
 127     /* generate table for ungrouping 3 values in 7 bits
 128        reference: Section 7.1.3 Exponent Decoding */
 129     for(i=0; i<128; i++) {
 130         ungroup_3_in_7_bits_tab[i][0] =  i / 25;
 131         ungroup_3_in_7_bits_tab[i][1] = (i % 25) / 5;
 132         ungroup_3_in_7_bits_tab[i][2] = (i % 25) % 5;
 133     }
 134
 135     /* generate grouped mantissa tables
 136        reference: Section 7.3.5 Ungrouping of Mantissas */
 137     for(i=0; i<32; i++) {
 138         /* bap=1 mantissas */
 139         b1_mantissas[i][0] = symmetric_dequant(ff_ac3_ungroup_3_in_5_bits_tab[i][0], 3);
 140         b1_mantissas[i][1] = symmetric_dequant(ff_ac3_ungroup_3_in_5_bits_tab[i][1], 3);
 141         b1_mantissas[i][2] = symmetric_dequant(ff_ac3_ungroup_3_in_5_bits_tab[i][2], 3);
 142     }
 143     for(i=0; i<128; i++) {
 144         /* bap=2 mantissas */
 145         b2_mantissas[i][0] = symmetric_dequant(ungroup_3_in_7_bits_tab[i][0], 5);
 146         b2_mantissas[i][1] = symmetric_dequant(ungroup_3_in_7_bits_tab[i][1], 5);
 147         b2_mantissas[i][2] = symmetric_dequant(ungroup_3_in_7_bits_tab[i][2], 5);
 148
 149         /* bap=4 mantissas */
 150         b4_mantissas[i][0] = symmetric_dequant(i / 11, 11);
 151         b4_mantissas[i][1] = symmetric_dequant(i % 11, 11);
 152     }
 153     /* generate ungrouped mantissa tables
 154        reference: Tables 7.21 and 7.23 */
 155     for(i=0; i<7; i++) {
 156         /* bap=3 mantissas */
 157         b3_mantissas[i] = symmetric_dequant(i, 7);
 158     }
 159     for(i=0; i<15; i++) {
 160         /* bap=5 mantissas */
 161         b5_mantissas[i] = symmetric_dequant(i, 15);
 162     }
 163
 164     /* generate dynamic range table
 165        reference: Section 7.7.1 Dynamic Range Control */
 166     for(i=0; i<256; i++) {
 167         int v = (i >> 5) - ((i >> 7) << 3) - 5;
 168         dynamic_range_tab[i] = powf(2.0f, v) * ((i & 0x1F) | 0x20);
 169     }
 170 }
 171
 172
 173 /**
 174  * AVCodec initialization
 175  */
 176 static av_cold int ac3_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 177 {
 178     AC3DecodeContext *s = avctx->priv_data;
 179     s->avctx = avctx;
 180
 181     ff_ac3_common_init();
 182     ac3_tables_init();
 183     ff_mdct_init(&s->imdct_256, 8, 1, 1.0);
 184     ff_mdct_init(&s->imdct_512, 9, 1, 1.0);
 185     ff_kbd_window_init(s->window, 5.0, 256);
 186     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 187     ff_fmt_convert_init(&s->fmt_conv, avctx);
 188     av_lfg_init(&s->dith_state, 0);
 189
 190     /* set scale value for float to int16 conversion */
 191     s->mul_bias = 32767.0f;
 192
 193     /* allow downmixing to stereo or mono */
 194     if (avctx->channels > 0 && avctx->request_channels > 0 &&
 195             avctx->request_channels < avctx->channels &&
 196             avctx->request_channels <= 2) {
 197         avctx->channels = avctx->request_channels;
 198     }
 199     s->downmixed = 1;
 200
 201     /* allocate context input buffer */
 202         s->input_buffer = av_mallocz(AC3_FRAME_BUFFER_SIZE + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 203         if (!s->input_buffer)
 204             return AVERROR(ENOMEM);
 205
 206     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 207     return 0;
 208 }
 209
 210 /**
 211  * Parse the 'sync info' and 'bit stream info' from the AC-3 bitstream.
 212  * GetBitContext within AC3DecodeContext must point to
 213  * the start of the synchronized AC-3 bitstream.
 214  */
 215 static int ac3_parse_header(AC3DecodeContext *s)
 216 {
 217     GetBitContext *gbc = &s->gbc;
 218     int i;
 219
 220     /* read the rest of the bsi. read twice for dual mono mode. */
 221     i = !(s->channel_mode);
 222     do {
 223         skip_bits(gbc, 5); // skip dialog normalization
 224         if (get_bits1(gbc))
 225             skip_bits(gbc, 8); //skip compression
 226         if (get_bits1(gbc))
 227             skip_bits(gbc, 8); //skip language code
 228         if (get_bits1(gbc))
 229             skip_bits(gbc, 7); //skip audio production information
 230     } while (i--);
 231
 232     skip_bits(gbc, 2); //skip copyright bit and original bitstream bit
 233
 234     /* skip the timecodes (or extra bitstream information for Alternate Syntax)
 235        TODO: read & use the xbsi1 downmix levels */
 236     if (get_bits1(gbc))
 237         skip_bits(gbc, 14); //skip timecode1 / xbsi1
 238     if (get_bits1(gbc))
 239         skip_bits(gbc, 14); //skip timecode2 / xbsi2
 240
 241     /* skip additional bitstream info */
 242     if (get_bits1(gbc)) {
 243         i = get_bits(gbc, 6);
 244         do {
 245             skip_bits(gbc, 8);
 246         } while(i--);
 247     }
 248
 249     return 0;
 250 }
 251
 252 /**
 253  * Common function to parse AC-3 or E-AC-3 frame header
 254  */
 255 static int parse_frame_header(AC3DecodeContext *s)
 256 {
 257     AC3HeaderInfo hdr;
 258     int err;
 259
 260     err = ff_ac3_parse_header(&s->gbc, &hdr);
 261     if(err)
 262         return err;
 263
 264     /* get decoding parameters from header info */
 265     s->bit_alloc_params.sr_code     = hdr.sr_code;
 266     s->bitstream_mode               = hdr.bitstream_mode;
 267     s->channel_mode                 = hdr.channel_mode;
 268     s->channel_layout               = hdr.channel_layout;
 269     s->lfe_on                       = hdr.lfe_on;
 270     s->bit_alloc_params.sr_shift    = hdr.sr_shift;
 271     s->sample_rate                  = hdr.sample_rate;
 272     s->bit_rate                     = hdr.bit_rate;
 273     s->channels                     = hdr.channels;
 274     s->fbw_channels                 = s->channels - s->lfe_on;
 275     s->lfe_ch                       = s->fbw_channels + 1;
 276     s->frame_size                   = hdr.frame_size;
 277     s->center_mix_level             = hdr.center_mix_level;
 278     s->surround_mix_level           = hdr.surround_mix_level;
 279     s->num_blocks                   = hdr.num_blocks;
 280     s->frame_type                   = hdr.frame_type;
 281     s->substreamid                  = hdr.substreamid;
 282
 283     if(s->lfe_on) {
 284         s->start_freq[s->lfe_ch] = 0;
 285         s->end_freq[s->lfe_ch] = 7;
 286         s->num_exp_groups[s->lfe_ch] = 2;
 287         s->channel_in_cpl[s->lfe_ch] = 0;
 288     }
 289
 290     if (hdr.bitstream_id <= 10) {
 291         s->eac3                  = 0;
 292         s->snr_offset_strategy   = 2;
 293         s->block_switch_syntax   = 1;
 294         s->dither_flag_syntax    = 1;
 295         s->bit_allocation_syntax = 1;
 296         s->fast_gain_syntax      = 0;
 297         s->first_cpl_leak        = 0;
 298         s->dba_syntax            = 1;
 299         s->skip_syntax           = 1;
 300         memset(s->channel_uses_aht, 0, sizeof(s->channel_uses_aht));
 301         return ac3_parse_header(s);
 302     } else if (CONFIG_EAC3_DECODER) {
 303         s->eac3 = 1;
 304         return ff_eac3_parse_header(s);
 305     } else {
 306         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "E-AC-3 support not compiled in\n");
 307         return -1;
 308     }
 309 }
 310
 311 /**
 312  * Set stereo downmixing coefficients based on frame header info.
 313  * reference: Section 7.8.2 Downmixing Into Two Channels
 314  */
 315 static void set_downmix_coeffs(AC3DecodeContext *s)
 316 {
 317     int i;
 318     float cmix = gain_levels[center_levels[s->center_mix_level]];
 319     float smix = gain_levels[surround_levels[s->surround_mix_level]];
 320     float norm0, norm1;
 321
 322     for(i=0; i<s->fbw_channels; i++) {
 323         s->downmix_coeffs[i][0] = gain_levels[ac3_default_coeffs[s->channel_mode][i][0]];
 324         s->downmix_coeffs[i][1] = gain_levels[ac3_default_coeffs[s->channel_mode][i][1]];
 325     }
 326     if(s->channel_mode > 1 && s->channel_mode & 1) {
 327         s->downmix_coeffs[1][0] = s->downmix_coeffs[1][1] = cmix;
 328     }
 329     if(s->channel_mode == AC3_CHMODE_2F1R || s->channel_mode == AC3_CHMODE_3F1R) {
 330         int nf = s->channel_mode - 2;
 331         s->downmix_coeffs[nf][0] = s->downmix_coeffs[nf][1] = smix * LEVEL_MINUS_3DB;
 332     }
 333     if(s->channel_mode == AC3_CHMODE_2F2R || s->channel_mode == AC3_CHMODE_3F2R) {
 334         int nf = s->channel_mode - 4;
 335         s->downmix_coeffs[nf][0] = s->downmix_coeffs[nf+1][1] = smix;
 336     }
 337
 338     /* renormalize */
 339     norm0 = norm1 = 0.0;
 340     for(i=0; i<s->fbw_channels; i++) {
 341         norm0 += s->downmix_coeffs[i][0];
 342         norm1 += s->downmix_coeffs[i][1];
 343     }
 344     norm0 = 1.0f / norm0;
 345     norm1 = 1.0f / norm1;
 346     for(i=0; i<s->fbw_channels; i++) {
 347         s->downmix_coeffs[i][0] *= norm0;
 348         s->downmix_coeffs[i][1] *= norm1;
 349     }
 350
 351     if(s->output_mode == AC3_CHMODE_MONO) {
 352         for(i=0; i<s->fbw_channels; i++)
 353             s->downmix_coeffs[i][0] = (s->downmix_coeffs[i][0] + s->downmix_coeffs[i][1]) * LEVEL_MINUS_3DB;
 354     }
 355 }
 356
 357 /**
 358  * Decode the grouped exponents according to exponent strategy.
 359  * reference: Section 7.1.3 Exponent Decoding
 360  */
 361 static int decode_exponents(GetBitContext *gbc, int exp_strategy, int ngrps,
 362                             uint8_t absexp, int8_t *dexps)
 363 {
 364     int i, j, grp, group_size;
 365     int dexp[256];
 366     int expacc, prevexp;
 367
 368     /* unpack groups */
 369     group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
 370     for(grp=0,i=0; grp<ngrps; grp++) {
 371         expacc = get_bits(gbc, 7);
 372         dexp[i++] = ungroup_3_in_7_bits_tab[expacc][0];
 373         dexp[i++] = ungroup_3_in_7_bits_tab[expacc][1];
 374         dexp[i++] = ungroup_3_in_7_bits_tab[expacc][2];
 375     }
 376
 377     /* convert to absolute exps and expand groups */
 378     prevexp = absexp;
 379     for(i=0,j=0; i<ngrps*3; i++) {
 380         prevexp += dexp[i] - 2;
 381         if (prevexp > 24U)
 382             return -1;
 383         switch (group_size) {
 384             case 4: dexps[j++] = prevexp;
 385                     dexps[j++] = prevexp;
 386             case 2: dexps[j++] = prevexp;
 387             case 1: dexps[j++] = prevexp;
 388         }
 389     }
 390     return 0;
 391 }
 392
 393 /**
 394  * Generate transform coefficients for each coupled channel in the coupling
 395  * range using the coupling coefficients and coupling coordinates.
 396  * reference: Section 7.4.3 Coupling Coordinate Format
 397  */
 398 static void calc_transform_coeffs_cpl(AC3DecodeContext *s)
 399 {
 400     int bin, band, ch;
 401
 402     bin = s->start_freq[CPL_CH];
 403     for (band = 0; band < s->num_cpl_bands; band++) {
 404         int band_start = bin;
 405         int band_end = bin + s->cpl_band_sizes[band];
 406         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 407             if (s->channel_in_cpl[ch]) {
 408                 int cpl_coord = s->cpl_coords[ch][band] << 5;
 409                 for (bin = band_start; bin < band_end; bin++) {
 410                     s->fixed_coeffs[ch][bin] = MULH(s->fixed_coeffs[CPL_CH][bin] << 4, cpl_coord);
 411                 }
 412                 if (ch == 2 && s->phase_flags[band]) {
 413                     for (bin = band_start; bin < band_end; bin++)
 414                         s->fixed_coeffs[2][bin] = -s->fixed_coeffs[2][bin];
 415                 }
 416             }
 417         }
 418         bin = band_end;
 419     }
 420 }
 421
 422 /**
 423  * Grouped mantissas for 3-level 5-level and 11-level quantization
 424  */
 425 typedef struct {
 426     int b1_mant[2];
 427     int b2_mant[2];
 428     int b4_mant;
 429     int b1;
 430     int b2;
 431     int b4;
 432 } mant_groups;
 433
 434 /**
 435  * Decode the transform coefficients for a particular channel
 436  * reference: Section 7.3 Quantization and Decoding of Mantissas
 437  */
 438 static void ac3_decode_transform_coeffs_ch(AC3DecodeContext *s, int ch_index, mant_groups *m)
 439 {
 440     int start_freq = s->start_freq[ch_index];
 441     int end_freq = s->end_freq[ch_index];
 442     uint8_t *baps = s->bap[ch_index];
 443     int8_t *exps = s->dexps[ch_index];
 444     int *coeffs = s->fixed_coeffs[ch_index];
 445     int dither = (ch_index == CPL_CH) || s->dither_flag[ch_index];
 446     GetBitContext *gbc = &s->gbc;
 447     int freq;
 448
 449     for(freq = start_freq; freq < end_freq; freq++){
 450         int bap = baps[freq];
 451         int mantissa;
 452         switch(bap){
 453             case 0:
 454                 if (dither)
 455                     mantissa = (av_lfg_get(&s->dith_state) & 0x7FFFFF) - 0x400000;
 456                 else
 457                     mantissa = 0;
 458                 break;
 459             case 1:
 460                 if(m->b1){
 461                     m->b1--;
 462                     mantissa = m->b1_mant[m->b1];
 463                 }
 464                 else{
 465                     int bits      = get_bits(gbc, 5);
 466                     mantissa      = b1_mantissas[bits][0];
 467                     m->b1_mant[1] = b1_mantissas[bits][1];
 468                     m->b1_mant[0] = b1_mantissas[bits][2];
 469                     m->b1         = 2;
 470                 }
 471                 break;
 472             case 2:
 473                 if(m->b2){
 474                     m->b2--;
 475                     mantissa = m->b2_mant[m->b2];
 476                 }
 477                 else{
 478                     int bits      = get_bits(gbc, 7);
 479                     mantissa      = b2_mantissas[bits][0];
 480                     m->b2_mant[1] = b2_mantissas[bits][1];
 481                     m->b2_mant[0] = b2_mantissas[bits][2];
 482                     m->b2         = 2;
 483                 }
 484                 break;
 485             case 3:
 486                 mantissa = b3_mantissas[get_bits(gbc, 3)];
 487                 break;
 488             case 4:
 489                 if(m->b4){
 490                     m->b4 = 0;
 491                     mantissa = m->b4_mant;
 492                 }
 493                 else{
 494                     int bits   = get_bits(gbc, 7);
 495                     mantissa   = b4_mantissas[bits][0];
 496                     m->b4_mant = b4_mantissas[bits][1];
 497                     m->b4      = 1;
 498                 }
 499                 break;
 500             case 5:
 501                 mantissa = b5_mantissas[get_bits(gbc, 4)];
 502                 break;
 503             default: /* 6 to 15 */
 504                 mantissa = get_bits(gbc, quantization_tab[bap]);
 505                 /* Shift mantissa and sign-extend it. */
 506                 mantissa = (mantissa << (32-quantization_tab[bap]))>>8;
 507                 break;
 508         }
 509         coeffs[freq] = mantissa >> exps[freq];
 510     }
 511 }
 512
 513 /**
 514  * Remove random dithering from coupling range coefficients with zero-bit
 515  * mantissas for coupled channels which do not use dithering.
 516  * reference: Section 7.3.4 Dither for Zero Bit Mantissas (bap=0)
 517  */
 518 static void remove_dithering(AC3DecodeContext *s) {
 519     int ch, i;
 520
 521     for(ch=1; ch<=s->fbw_channels; ch++) {
 522         if(!s->dither_flag[ch] && s->channel_in_cpl[ch]) {
 523             for(i = s->start_freq[CPL_CH]; i<s->end_freq[CPL_CH]; i++) {
 524                 if(!s->bap[CPL_CH][i])
 525                     s->fixed_coeffs[ch][i] = 0;
 526             }
 527         }
 528     }
 529 }
 530
 531 static void decode_transform_coeffs_ch(AC3DecodeContext *s, int blk, int ch,
 532                                     mant_groups *m)
 533 {
 534     if (!s->channel_uses_aht[ch]) {
 535         ac3_decode_transform_coeffs_ch(s, ch, m);
 536     } else {
 537         /* if AHT is used, mantissas for all blocks are encoded in the first
 538            block of the frame. */
 539         int bin;
 540         if (!blk && CONFIG_EAC3_DECODER)
 541             ff_eac3_decode_transform_coeffs_aht_ch(s, ch);
 542         for (bin = s->start_freq[ch]; bin < s->end_freq[ch]; bin++) {
 543             s->fixed_coeffs[ch][bin] = s->pre_mantissa[ch][bin][blk] >> s->dexps[ch][bin];
 544         }
 545     }
 546 }
 547
 548 /**
 549  * Decode the transform coefficients.
 550  */
 551 static void decode_transform_coeffs(AC3DecodeContext *s, int blk)
 552 {
 553     int ch, end;
 554     int got_cplchan = 0;
 555     mant_groups m;
 556
 557     m.b1 = m.b2 = m.b4 = 0;
 558
 559     for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
 560         /* transform coefficients for full-bandwidth channel */
 561         decode_transform_coeffs_ch(s, blk, ch, &m);
 562         /* tranform coefficients for coupling channel come right after the
 563            coefficients for the first coupled channel*/
 564         if (s->channel_in_cpl[ch])  {
 565             if (!got_cplchan) {
 566                 decode_transform_coeffs_ch(s, blk, CPL_CH, &m);
 567                 calc_transform_coeffs_cpl(s);
 568                 got_cplchan = 1;
 569             }
 570             end = s->end_freq[CPL_CH];
 571         } else {
 572             end = s->end_freq[ch];
 573         }
 574         do
 575             s->fixed_coeffs[ch][end] = 0;
 576         while(++end < 256);
 577     }
 578
 579     /* zero the dithered coefficients for appropriate channels */
 580     remove_dithering(s);
 581 }
 582
 583 /**
 584  * Stereo rematrixing.
 585  * reference: Section 7.5.4 Rematrixing : Decoding Technique
 586  */
 587 static void do_rematrixing(AC3DecodeContext *s)
 588 {
 589     int bnd, i;
 590     int end, bndend;
 591
 592     end = FFMIN(s->end_freq[1], s->end_freq[2]);
 593
 594     for(bnd=0; bnd<s->num_rematrixing_bands; bnd++) {
 595         if(s->rematrixing_flags[bnd]) {
 596             bndend = FFMIN(end, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
 597             for(i=ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd]; i<bndend; i++) {
 598                 int tmp0 = s->fixed_coeffs[1][i];
 599                 s->fixed_coeffs[1][i] += s->fixed_coeffs[2][i];
 600                 s->fixed_coeffs[2][i]  = tmp0 - s->fixed_coeffs[2][i];
 601             }
 602         }
 603     }
 604 }
 605
 606 /**
 607  * Inverse MDCT Transform.
 608  * Convert frequency domain coefficients to time-domain audio samples.
 609  * reference: Section 7.9.4 Transformation Equations
 610  */
 611 static inline void do_imdct(AC3DecodeContext *s, int channels)
 612 {
 613     int ch;
 614
 615     for (ch=1; ch<=channels; ch++) {
 616         if (s->block_switch[ch]) {
 617             int i;
 618             float *x = s->tmp_output+128;
 619             for(i=0; i<128; i++)
 620                 x[i] = s->transform_coeffs[ch][2*i];
 621             s->imdct_256.imdct_half(&s->imdct_256, s->tmp_output, x);
 622             s->dsp.vector_fmul_window(s->output[ch-1], s->delay[ch-1], s->tmp_output, s->window, 128);
 623             for(i=0; i<128; i++)
 624                 x[i] = s->transform_coeffs[ch][2*i+1];
 625             s->imdct_256.imdct_half(&s->imdct_256, s->delay[ch-1], x);
 626         } else {
 627             s->imdct_512.imdct_half(&s->imdct_512, s->tmp_output, s->transform_coeffs[ch]);
 628             s->dsp.vector_fmul_window(s->output[ch-1], s->delay[ch-1], s->tmp_output, s->window, 128);
 629             memcpy(s->delay[ch-1], s->tmp_output+128, 128*sizeof(float));
 630         }
 631     }
 632 }
 633
 634 /**
 635  * Downmix the output to mono or stereo.
 636  */
 637 void ff_ac3_downmix_c(float (*samples)[256], float (*matrix)[2], int out_ch, int in_ch, int len)
 638 {
 639     int i, j;
 640     float v0, v1;
 641     if(out_ch == 2) {
 642         for(i=0; i<len; i++) {
 643             v0 = v1 = 0.0f;
 644             for(j=0; j<in_ch; j++) {
 645                 v0 += samples[j][i] * matrix[j][0];
 646                 v1 += samples[j][i] * matrix[j][1];
 647             }
 648             samples[0][i] = v0;
 649             samples[1][i] = v1;
 650         }
 651     } else if(out_ch == 1) {
 652         for(i=0; i<len; i++) {
 653             v0 = 0.0f;
 654             for(j=0; j<in_ch; j++)
 655                 v0 += samples[j][i] * matrix[j][0];
 656             samples[0][i] = v0;
 657         }
 658     }
 659 }
 660
 661 /**
 662  * Upmix delay samples from stereo to original channel layout.
 663  */
 664 static void ac3_upmix_delay(AC3DecodeContext *s)
 665 {
 666     int channel_data_size = sizeof(s->delay[0]);
 667     switch(s->channel_mode) {
 668         case AC3_CHMODE_DUALMONO:
 669         case AC3_CHMODE_STEREO:
 670             /* upmix mono to stereo */
 671             memcpy(s->delay[1], s->delay[0], channel_data_size);
 672             break;
 673         case AC3_CHMODE_2F2R:
 674             memset(s->delay[3], 0, channel_data_size);
 675         case AC3_CHMODE_2F1R:
 676             memset(s->delay[2], 0, channel_data_size);
 677             break;
 678         case AC3_CHMODE_3F2R:
 679             memset(s->delay[4], 0, channel_data_size);
 680         case AC3_CHMODE_3F1R:
 681             memset(s->delay[3], 0, channel_data_size);
 682         case AC3_CHMODE_3F:
 683             memcpy(s->delay[2], s->delay[1], channel_data_size);
 684             memset(s->delay[1], 0, channel_data_size);
 685             break;
 686     }
 687 }
 688
 689 /**
 690  * Decode band structure for coupling, spectral extension, or enhanced coupling.
 691  * The band structure defines how many subbands are in each band.  For each
 692  * subband in the range, 1 means it is combined with the previous band, and 0
 693  * means that it starts a new band.
 694  *
 695  * @param[in] gbc bit reader context
 696  * @param[in] blk block number
 697  * @param[in] eac3 flag to indicate E-AC-3
 698  * @param[in] ecpl flag to indicate enhanced coupling
 699  * @param[in] start_subband subband number for start of range
 700  * @param[in] end_subband subband number for end of range
 701  * @param[in] default_band_struct default band structure table
 702  * @param[out] num_bands number of bands (optionally NULL)
 703  * @param[out] band_sizes array containing the number of bins in each band (optionally NULL)
 704  */
 705 static void decode_band_structure(GetBitContext *gbc, int blk, int eac3,
 706                                   int ecpl, int start_subband, int end_subband,
 707                                   const uint8_t *default_band_struct,
 708                                   int *num_bands, uint8_t *band_sizes)
 709 {
 710     int subbnd, bnd, n_subbands, n_bands=0;
 711     uint8_t bnd_sz[22];
 712     uint8_t coded_band_struct[22];
 713     const uint8_t *band_struct;
 714
 715     n_subbands = end_subband - start_subband;
 716
 717     /* decode band structure from bitstream or use default */
 718     if (!eac3 || get_bits1(gbc)) {
 719         for (subbnd = 0; subbnd < n_subbands - 1; subbnd++) {
 720             coded_band_struct[subbnd] = get_bits1(gbc);
 721         }
 722         band_struct = coded_band_struct;
 723     } else if (!blk) {
 724         band_struct = &default_band_struct[start_subband+1];
 725     } else {
 726         /* no change in band structure */
 727         return;
 728     }
 729
 730     /* calculate number of bands and band sizes based on band structure.
 731        note that the first 4 subbands in enhanced coupling span only 6 bins
 732        instead of 12. */
 733     if (num_bands || band_sizes ) {
 734         n_bands = n_subbands;
 735         bnd_sz[0] = ecpl ? 6 : 12;
 736         for (bnd = 0, subbnd = 1; subbnd < n_subbands; subbnd++) {
 737             int subbnd_size = (ecpl && subbnd < 4) ? 6 : 12;
 738             if (band_struct[subbnd-1]) {
 739                 n_bands--;
 740                 bnd_sz[bnd] += subbnd_size;
 741             } else {
 742                 bnd_sz[++bnd] = subbnd_size;
 743             }
 744         }
 745     }
 746
 747     /* set optional output params */
 748     if (num_bands)
 749         *num_bands = n_bands;
 750     if (band_sizes)
 751         memcpy(band_sizes, bnd_sz, n_bands);
 752 }
 753
 754 /**
 755  * Decode a single audio block from the AC-3 bitstream.
 756  */
 757 static int decode_audio_block(AC3DecodeContext *s, int blk)
 758 {
 759     int fbw_channels = s->fbw_channels;
 760     int channel_mode = s->channel_mode;
 761     int i, bnd, seg, ch;
 762     int different_transforms;
 763     int downmix_output;
 764     int cpl_in_use;
 765     GetBitContext *gbc = &s->gbc;
 766     uint8_t bit_alloc_stages[AC3_MAX_CHANNELS];
 767
 768     memset(bit_alloc_stages, 0, AC3_MAX_CHANNELS);
 769
 770     /* block switch flags */
 771     different_transforms = 0;
 772     if (s->block_switch_syntax) {
 773         for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
 774             s->block_switch[ch] = get_bits1(gbc);
 775             if(ch > 1 && s->block_switch[ch] != s->block_switch[1])
 776                 different_transforms = 1;
 777         }
 778     }
 779
 780     /* dithering flags */
 781     if (s->dither_flag_syntax) {
 782         for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
 783             s->dither_flag[ch] = get_bits1(gbc);
 784         }
 785     }
 786
 787     /* dynamic range */
 788     i = !(s->channel_mode);
 789     do {
 790         if(get_bits1(gbc)) {
 791             s->dynamic_range[i] = ((dynamic_range_tab[get_bits(gbc, 8)]-1.0) *
 792                                   s->avctx->drc_scale)+1.0;
 793         } else if(blk == 0) {
 794             s->dynamic_range[i] = 1.0f;
 795         }
 796     } while(i--);
 797
 798     /* spectral extension strategy */
 799     if (s->eac3 && (!blk || get_bits1(gbc))) {
 800         s->spx_in_use = get_bits1(gbc);
 801         if (s->spx_in_use) {
 802             int dst_start_freq, dst_end_freq, src_start_freq,
 803                 start_subband, end_subband;
 804
 805             /* determine which channels use spx */
 806             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_MONO) {
 807                 s->channel_uses_spx[1] = 1;
 808             } else {
 809                 for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++)
 810                     s->channel_uses_spx[ch] = get_bits1(gbc);
 811             }
 812
 813             /* get the frequency bins of the spx copy region and the spx start
 814                and end subbands */
 815             dst_start_freq = get_bits(gbc, 2);
 816             start_subband  = get_bits(gbc, 3) + 2;
 817             if (start_subband > 7)
 818                 start_subband += start_subband - 7;
 819             end_subband    = get_bits(gbc, 3) + 5;
 820             if (end_subband   > 7)
 821                 end_subband   += end_subband   - 7;
 822             dst_start_freq = dst_start_freq * 12 + 25;
 823             src_start_freq = start_subband  * 12 + 25;
 824             dst_end_freq   = end_subband    * 12 + 25;
 825
 826             /* check validity of spx ranges */
 827             if (start_subband >= end_subband) {
 828                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid spectral extension "
 829                        "range (%d >= %d)\n", start_subband, end_subband);
 830                 return -1;
 831             }
 832             if (dst_start_freq >= src_start_freq) {
 833                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid spectral extension "
 834                        "copy start bin (%d >= %d)\n", dst_start_freq, src_start_freq);
 835                 return -1;
 836             }
 837
 838             s->spx_dst_start_freq = dst_start_freq;
 839             s->spx_src_start_freq = src_start_freq;
 840             s->spx_dst_end_freq   = dst_end_freq;
 841
 842             decode_band_structure(gbc, blk, s->eac3, 0,
 843                                   start_subband, end_subband,
 844                                   ff_eac3_default_spx_band_struct,
 845                                   &s->num_spx_bands,
 846                                   s->spx_band_sizes);
 847         } else {
 848             for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
 849                 s->channel_uses_spx[ch] = 0;
 850                 s->first_spx_coords[ch] = 1;
 851             }
 852         }
 853     }
 854
 855     /* spectral extension coordinates */
 856     if (s->spx_in_use) {
 857         for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
 858             if (s->channel_uses_spx[ch]) {
 859                 if (s->first_spx_coords[ch] || get_bits1(gbc)) {
 860                     float spx_blend;
 861                     int bin, master_spx_coord;
 862
 863                     s->first_spx_coords[ch] = 0;
 864                     spx_blend = get_bits(gbc, 5) * (1.0f/32);
 865                     master_spx_coord = get_bits(gbc, 2) * 3;
 866
 867                     bin = s->spx_src_start_freq;
 868                     for (bnd = 0; bnd < s->num_spx_bands; bnd++) {
 869                         int bandsize;
 870                         int spx_coord_exp, spx_coord_mant;
 871                         float nratio, sblend, nblend, spx_coord;
 872
 873                         /* calculate blending factors */
 874                         bandsize = s->spx_band_sizes[bnd];
 875                         nratio = ((float)((bin + (bandsize >> 1))) / s->spx_dst_end_freq) - spx_blend;
 876                         nratio = av_clipf(nratio, 0.0f, 1.0f);
 877                         nblend = sqrtf(3.0f * nratio); // noise is scaled by sqrt(3) to give unity variance
 878                         sblend = sqrtf(1.0f - nratio);
 879                         bin += bandsize;
 880
 881                         /* decode spx coordinates */
 882                         spx_coord_exp  = get_bits(gbc, 4);
 883                         spx_coord_mant = get_bits(gbc, 2);
 884                         if (spx_coord_exp == 15) spx_coord_mant <<= 1;
 885                         else                     spx_coord_mant += 4;
 886                         spx_coord_mant <<= (25 - spx_coord_exp - master_spx_coord);
 887                         spx_coord = spx_coord_mant * (1.0f/(1<<23));
 888
 889                         /* multiply noise and signal blending factors by spx coordinate */
 890                         s->spx_noise_blend [ch][bnd] = nblend * spx_coord;
 891                         s->spx_signal_blend[ch][bnd] = sblend * spx_coord;
 892                     }
 893                 }
 894             } else {
 895                 s->first_spx_coords[ch] = 1;
 896             }
 897         }
 898     }
 899
 900     /* coupling strategy */
 901     if (s->eac3 ? s->cpl_strategy_exists[blk] : get_bits1(gbc)) {
 902         memset(bit_alloc_stages, 3, AC3_MAX_CHANNELS);
 903         if (!s->eac3)
 904             s->cpl_in_use[blk] = get_bits1(gbc);
 905         if (s->cpl_in_use[blk]) {
 906             /* coupling in use */
 907             int cpl_start_subband, cpl_end_subband;
 908
 909             if (channel_mode < AC3_CHMODE_STEREO) {
 910                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "coupling not allowed in mono or dual-mono\n");
 911                 return -1;
 912             }
 913
 914             /* check for enhanced coupling */
 915             if (s->eac3 && get_bits1(gbc)) {
 916                 /* TODO: parse enhanced coupling strategy info */
 917                 av_log_missing_feature(s->avctx, "Enhanced coupling", 1);
 918                 return -1;
 919             }
 920
 921             /* determine which channels are coupled */
 922             if (s->eac3 && s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
 923                 s->channel_in_cpl[1] = 1;
 924                 s->channel_in_cpl[2] = 1;
 925             } else {
 926                 for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++)
 927                     s->channel_in_cpl[ch] = get_bits1(gbc);
 928             }
 929
 930             /* phase flags in use */
 931             if (channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 932                 s->phase_flags_in_use = get_bits1(gbc);
 933
 934             /* coupling frequency range */
 935             cpl_start_subband = get_bits(gbc, 4);
 936             cpl_end_subband = s->spx_in_use ? (s->spx_src_start_freq - 37) / 12 :
 937                                               get_bits(gbc, 4) + 3;
 938             if (cpl_start_subband >= cpl_end_subband) {
 939                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid coupling range (%d >= %d)\n",
 940                        cpl_start_subband, cpl_end_subband);
 941                 return -1;
 942             }
 943             s->start_freq[CPL_CH] = cpl_start_subband * 12 + 37;
 944             s->end_freq[CPL_CH]   = cpl_end_subband   * 12 + 37;
 945
 946             decode_band_structure(gbc, blk, s->eac3, 0, cpl_start_subband,
 947                                   cpl_end_subband,
 948                                   ff_eac3_default_cpl_band_struct,
 949                                   &s->num_cpl_bands, s->cpl_band_sizes);
 950         } else {
 951             /* coupling not in use */
 952             for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
 953                 s->channel_in_cpl[ch] = 0;
 954                 s->first_cpl_coords[ch] = 1;
 955             }
 956             s->first_cpl_leak = s->eac3;
 957             s->phase_flags_in_use = 0;
 958         }
 959     } else if (!s->eac3) {
 960         if(!blk) {
 961             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "new coupling strategy must be present in block 0\n");
 962             return -1;
 963         } else {
 964             s->cpl_in_use[blk] = s->cpl_in_use[blk-1];
 965         }
 966     }
 967     cpl_in_use = s->cpl_in_use[blk];
 968
 969     /* coupling coordinates */
 970     if (cpl_in_use) {
 971         int cpl_coords_exist = 0;
 972
 973         for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
 974             if (s->channel_in_cpl[ch]) {
 975                 if ((s->eac3 && s->first_cpl_coords[ch]) || get_bits1(gbc)) {
 976                     int master_cpl_coord, cpl_coord_exp, cpl_coord_mant;
 977                     s->first_cpl_coords[ch] = 0;
 978                     cpl_coords_exist = 1;
 979                     master_cpl_coord = 3 * get_bits(gbc, 2);
 980                     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
 981                         cpl_coord_exp = get_bits(gbc, 4);
 982                         cpl_coord_mant = get_bits(gbc, 4);
 983                         if (cpl_coord_exp == 15)
 984                             s->cpl_coords[ch][bnd] = cpl_coord_mant << 22;
 985                         else
 986                             s->cpl_coords[ch][bnd] = (cpl_coord_mant + 16) << 21;
 987                         s->cpl_coords[ch][bnd] >>= (cpl_coord_exp + master_cpl_coord);
 988                     }
 989                 } else if (!blk) {
 990                     av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "new coupling coordinates must be present in block 0\n");
 991                     return -1;
 992                 }
 993             } else {
 994                 /* channel not in coupling */
 995                 s->first_cpl_coords[ch] = 1;
 996             }
 997         }
 998         /* phase flags */
 999         if (channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO && cpl_coords_exist) {
1000             for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
1001                 s->phase_flags[bnd] = s->phase_flags_in_use? get_bits1(gbc) : 0;
1002             }
1003         }
1004     }
1005
1006     /* stereo rematrixing strategy and band structure */
1007     if (channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1008         if ((s->eac3 && !blk) || get_bits1(gbc)) {
1009             s->num_rematrixing_bands = 4;
1010             if (cpl_in_use && s->start_freq[CPL_CH] <= 61) {
1011                 s->num_rematrixing_bands -= 1 + (s->start_freq[CPL_CH] == 37);
1012             } else if (s->spx_in_use && s->spx_src_start_freq <= 61) {
1013                 s->num_rematrixing_bands--;
1014             }
1015             for(bnd=0; bnd<s->num_rematrixing_bands; bnd++)
1016                 s->rematrixing_flags[bnd] = get_bits1(gbc);
1017         } else if (!blk) {
1018             av_log(s->avctx, AV_LOG_WARNING, "Warning: new rematrixing strategy not present in block 0\n");
1019             s->num_rematrixing_bands = 0;
1020         }
1021     }
1022
1023     /* exponent strategies for each channel */
1024     for (ch = !cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1025         if (!s->eac3)
1026             s->exp_strategy[blk][ch] = get_bits(gbc, 2 - (ch == s->lfe_ch));
1027         if(s->exp_strategy[blk][ch] != EXP_REUSE)
1028             bit_alloc_stages[ch] = 3;
1029     }
1030
1031     /* channel bandwidth */
1032     for (ch = 1; ch <= fbw_channels; ch++) {
1033         s->start_freq[ch] = 0;
1034         if (s->exp_strategy[blk][ch] != EXP_REUSE) {
1035             int group_size;
1036             int prev = s->end_freq[ch];
1037             if (s->channel_in_cpl[ch])
1038                 s->end_freq[ch] = s->start_freq[CPL_CH];
1039             else if (s->channel_uses_spx[ch])
1040                 s->end_freq[ch] = s->spx_src_start_freq;
1041             else {
1042                 int bandwidth_code = get_bits(gbc, 6);
1043                 if (bandwidth_code > 60) {
1044                     av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "bandwidth code = %d > 60\n", bandwidth_code);
1045                     return -1;
1046                 }
1047                 s->end_freq[ch] = bandwidth_code * 3 + 73;
1048             }
1049             group_size = 3 << (s->exp_strategy[blk][ch] - 1);
1050             s->num_exp_groups[ch] = (s->end_freq[ch]+group_size-4) / group_size;
1051             if(blk > 0 && s->end_freq[ch] != prev)
1052                 memset(bit_alloc_stages, 3, AC3_MAX_CHANNELS);
1053         }
1054     }
1055     if (cpl_in_use && s->exp_strategy[blk][CPL_CH] != EXP_REUSE) {
1056         s->num_exp_groups[CPL_CH] = (s->end_freq[CPL_CH] - s->start_freq[CPL_CH]) /
1057                                     (3 << (s->exp_strategy[blk][CPL_CH] - 1));
1058     }
1059
1060     /* decode exponents for each channel */
1061     for (ch = !cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1062         if (s->exp_strategy[blk][ch] != EXP_REUSE) {
1063             s->dexps[ch][0] = get_bits(gbc, 4) << !ch;
1064             if (decode_exponents(gbc, s->exp_strategy[blk][ch],
1065                                  s->num_exp_groups[ch], s->dexps[ch][0],
1066                                  &s->dexps[ch][s->start_freq[ch]+!!ch])) {
1067                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "exponent out-of-range\n");
1068                 return -1;
1069             }
1070             if(ch != CPL_CH && ch != s->lfe_ch)
1071                 skip_bits(gbc, 2); /* skip gainrng */
1072         }
1073     }
1074
1075     /* bit allocation information */
1076     if (s->bit_allocation_syntax) {
1077         if (get_bits1(gbc)) {
1078             s->bit_alloc_params.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[get_bits(gbc, 2)] >> s->bit_alloc_params.sr_shift;
1079             s->bit_alloc_params.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[get_bits(gbc, 2)] >> s->bit_alloc_params.sr_shift;
1080             s->bit_alloc_params.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[get_bits(gbc, 2)];
1081             s->bit_alloc_params.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[get_bits(gbc, 2)];
1082             s->bit_alloc_params.floor  = ff_ac3_floor_tab[get_bits(gbc, 3)];
1083             for(ch=!cpl_in_use; ch<=s->channels; ch++)
1084                 bit_alloc_stages[ch] = FFMAX(bit_alloc_stages[ch], 2);
1085         } else if (!blk) {
1086             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "new bit allocation info must be present in block 0\n");
1087             return -1;
1088         }
1089     }
1090
1091     /* signal-to-noise ratio offsets and fast gains (signal-to-mask ratios) */
1092     if(!s->eac3 || !blk){
1093         if(s->snr_offset_strategy && get_bits1(gbc)) {
1094             int snr = 0;
1095             int csnr;
1096             csnr = (get_bits(gbc, 6) - 15) << 4;
1097             for (i = ch = !cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1098                 /* snr offset */
1099                 if (ch == i || s->snr_offset_strategy == 2)
1100                     snr = (csnr + get_bits(gbc, 4)) << 2;
1101                 /* run at least last bit allocation stage if snr offset changes */
1102                 if(blk && s->snr_offset[ch] != snr) {
1103                     bit_alloc_stages[ch] = FFMAX(bit_alloc_stages[ch], 1);
1104                 }
1105                 s->snr_offset[ch] = snr;
1106
1107                 /* fast gain (normal AC-3 only) */
1108                 if (!s->eac3) {
1109                     int prev = s->fast_gain[ch];
1110                     s->fast_gain[ch] = ff_ac3_fast_gain_tab[get_bits(gbc, 3)];
1111                     /* run last 2 bit allocation stages if fast gain changes */
1112                     if(blk && prev != s->fast_gain[ch])
1113                         bit_alloc_stages[ch] = FFMAX(bit_alloc_stages[ch], 2);
1114                 }
1115             }
1116         } else if (!s->eac3 && !blk) {
1117             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "new snr offsets must be present in block 0\n");
1118             return -1;
1119         }
1120     }
1121
1122     /* fast gain (E-AC-3 only) */
1123     if (s->fast_gain_syntax && get_bits1(gbc)) {
1124         for (ch = !cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1125             int prev = s->fast_gain[ch];
1126             s->fast_gain[ch] = ff_ac3_fast_gain_tab[get_bits(gbc, 3)];
1127             /* run last 2 bit allocation stages if fast gain changes */
1128             if(blk && prev != s->fast_gain[ch])
1129                 bit_alloc_stages[ch] = FFMAX(bit_alloc_stages[ch], 2);
1130         }
1131     } else if (s->eac3 && !blk) {
1132         for (ch = !cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++)
1133             s->fast_gain[ch] = ff_ac3_fast_gain_tab[4];
1134     }
1135
1136     /* E-AC-3 to AC-3 converter SNR offset */
1137     if (s->frame_type == EAC3_FRAME_TYPE_INDEPENDENT && get_bits1(gbc)) {
1138         skip_bits(gbc, 10); // skip converter snr offset
1139     }
1140
1141     /* coupling leak information */
1142     if (cpl_in_use) {
1143         if (s->first_cpl_leak || get_bits1(gbc)) {
1144             int fl = get_bits(gbc, 3);
1145             int sl = get_bits(gbc, 3);
1146             /* run last 2 bit allocation stages for coupling channel if
1147                coupling leak changes */
1148             if(blk && (fl != s->bit_alloc_params.cpl_fast_leak ||
1149                        sl != s->bit_alloc_params.cpl_slow_leak)) {
1150                 bit_alloc_stages[CPL_CH] = FFMAX(bit_alloc_stages[CPL_CH], 2);
1151             }
1152             s->bit_alloc_params.cpl_fast_leak = fl;
1153             s->bit_alloc_params.cpl_slow_leak = sl;
1154         } else if (!s->eac3 && !blk) {
1155             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "new coupling leak info must be present in block 0\n");
1156             return -1;
1157         }
1158         s->first_cpl_leak = 0;
1159     }
1160
1161     /* delta bit allocation information */
1162     if (s->dba_syntax && get_bits1(gbc)) {
1163         /* delta bit allocation exists (strategy) */
1164         for (ch = !cpl_in_use; ch <= fbw_channels; ch++) {
1165             s->dba_mode[ch] = get_bits(gbc, 2);
1166             if (s->dba_mode[ch] == DBA_RESERVED) {
1167                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "delta bit allocation strategy reserved\n");
1168                 return -1;
1169             }
1170             bit_alloc_stages[ch] = FFMAX(bit_alloc_stages[ch], 2);
1171         }
1172         /* channel delta offset, len and bit allocation */
1173         for (ch = !cpl_in_use; ch <= fbw_channels; ch++) {
1174             if (s->dba_mode[ch] == DBA_NEW) {
1175                 s->dba_nsegs[ch] = get_bits(gbc, 3);
1176                 for (seg = 0; seg <= s->dba_nsegs[ch]; seg++) {
1177                     s->dba_offsets[ch][seg] = get_bits(gbc, 5);
1178                     s->dba_lengths[ch][seg] = get_bits(gbc, 4);
1179                     s->dba_values[ch][seg] = get_bits(gbc, 3);
1180                 }
1181                 /* run last 2 bit allocation stages if new dba values */
1182                 bit_alloc_stages[ch] = FFMAX(bit_alloc_stages[ch], 2);
1183             }
1184         }
1185     } else if(blk == 0) {
1186         for(ch=0; ch<=s->channels; ch++) {
1187             s->dba_mode[ch] = DBA_NONE;
1188         }
1189     }
1190
1191     /* Bit allocation */
1192     for(ch=!cpl_in_use; ch<=s->channels; ch++) {
1193         if(bit_alloc_stages[ch] > 2) {
1194             /* Exponent mapping into PSD and PSD integration */
1195             ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(s->dexps[ch],
1196                                       s->start_freq[ch], s->end_freq[ch],
1197                                       s->psd[ch], s->band_psd[ch]);
1198         }
1199         if(bit_alloc_stages[ch] > 1) {
1200             /* Compute excitation function, Compute masking curve, and
1201                Apply delta bit allocation */
1202             if (ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc_params, s->band_psd[ch],
1203                                            s->start_freq[ch], s->end_freq[ch],
1204                                            s->fast_gain[ch], (ch == s->lfe_ch),
1205                                            s->dba_mode[ch], s->dba_nsegs[ch],
1206                                            s->dba_offsets[ch], s->dba_lengths[ch],
1207                                            s->dba_values[ch], s->mask[ch])) {
1208                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "error in bit allocation\n");
1209                 return -1;
1210             }
1211         }
1212         if(bit_alloc_stages[ch] > 0) {
1213             /* Compute bit allocation */
1214             const uint8_t *bap_tab = s->channel_uses_aht[ch] ?
1215                                      ff_eac3_hebap_tab : ff_ac3_bap_tab;
1216             ff_ac3_bit_alloc_calc_bap(s->mask[ch], s->psd[ch],
1217                                       s->start_freq[ch], s->end_freq[ch],
1218                                       s->snr_offset[ch],
1219                                       s->bit_alloc_params.floor,
1220                                       bap_tab, s->bap[ch]);
1221         }
1222     }
1223
1224     /* unused dummy data */
1225     if (s->skip_syntax && get_bits1(gbc)) {
1226         int skipl = get_bits(gbc, 9);
1227         while(skipl--)
1228             skip_bits(gbc, 8);
1229     }
1230
1231     /* unpack the transform coefficients
1232        this also uncouples channels if coupling is in use. */
1233     decode_transform_coeffs(s, blk);
1234
1235     /* TODO: generate enhanced coupling coordinates and uncouple */
1236
1237     /* recover coefficients if rematrixing is in use */
1238     if(s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1239         do_rematrixing(s);
1240
1241     /* apply scaling to coefficients (headroom, dynrng) */
1242     for(ch=1; ch<=s->channels; ch++) {
1243         float gain = s->mul_bias / 4194304.0f;
1244         if(s->channel_mode == AC3_CHMODE_DUALMONO) {
1245             gain *= s->dynamic_range[2-ch];
1246         } else {
1247             gain *= s->dynamic_range[0];
1248         }
1249         s->fmt_conv.int32_to_float_fmul_scalar(s->transform_coeffs[ch], s->fixed_coeffs[ch], gain, 256);
1250     }
1251
1252     /* apply spectral extension to high frequency bins */
1253     if (s->spx_in_use && CONFIG_EAC3_DECODER) {
1254         ff_eac3_apply_spectral_extension(s);
1255     }
1256
1257     /* downmix and MDCT. order depends on whether block switching is used for
1258        any channel in this block. this is because coefficients for the long
1259        and short transforms cannot be mixed. */
1260     downmix_output = s->channels != s->out_channels &&
1261                      !((s->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) &&
1262                      s->fbw_channels == s->out_channels);
1263     if(different_transforms) {
1264         /* the delay samples have already been downmixed, so we upmix the delay
1265            samples in order to reconstruct all channels before downmixing. */
1266         if(s->downmixed) {
1267             s->downmixed = 0;
1268             ac3_upmix_delay(s);
1269         }
1270
1271         do_imdct(s, s->channels);
1272
1273         if(downmix_output) {
1274             s->dsp.ac3_downmix(s->output, s->downmix_coeffs, s->out_channels, s->fbw_channels, 256);
1275         }
1276     } else {
1277         if(downmix_output) {
1278             s->dsp.ac3_downmix(s->transform_coeffs+1, s->downmix_coeffs, s->out_channels, s->fbw_channels, 256);
1279         }
1280
1281         if(downmix_output && !s->downmixed) {
1282             s->downmixed = 1;
1283             s->dsp.ac3_downmix(s->delay, s->downmix_coeffs, s->out_channels, s->fbw_channels, 128);
1284         }
1285
1286         do_imdct(s, s->out_channels);
1287     }
1288
1289     return 0;
1290 }
1291
1292 /**
1293  * Decode a single AC-3 frame.
1294  */
1295 static int ac3_decode_frame(AVCodecContext * avctx, void *data, int *data_size,
1296                             AVPacket *avpkt)
1297 {
1298     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1299     int buf_size = avpkt->size;
1300     AC3DecodeContext *s = avctx->priv_data;
1301     int16_t *out_samples = (int16_t *)data;
1302     int blk, ch, err;
1303     const uint8_t *channel_map;
1304     const float *output[AC3_MAX_CHANNELS];
1305
1306     /* copy input buffer to decoder context to avoid reading past the end
1307        of the buffer, which can be caused by a damaged input stream. */
1308     if (buf_size >= 2 && AV_RB16(buf) == 0x770B) {
1309         // seems to be byte-swapped AC-3
1310         int cnt = FFMIN(buf_size, AC3_FRAME_BUFFER_SIZE) >> 1;
1311         s->dsp.bswap16_buf((uint16_t *)s->input_buffer, (const uint16_t *)buf, cnt);
1312     } else
1313         memcpy(s->input_buffer, buf, FFMIN(buf_size, AC3_FRAME_BUFFER_SIZE));
1314     buf = s->input_buffer;
1315     /* initialize the GetBitContext with the start of valid AC-3 Frame */
1316     init_get_bits(&s->gbc, buf, buf_size * 8);
1317
1318     /* parse the syncinfo */
1319     *data_size = 0;
1320     err = parse_frame_header(s);
1321
1322     if (err) {
1323         switch(err) {
1324             case AAC_AC3_PARSE_ERROR_SYNC:
1325                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "frame sync error\n");
1326                 return -1;
1327             case AAC_AC3_PARSE_ERROR_BSID:
1328                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bitstream id\n");
1329                 break;
1330             case AAC_AC3_PARSE_ERROR_SAMPLE_RATE:
1331                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
1332                 break;
1333             case AAC_AC3_PARSE_ERROR_FRAME_SIZE:
1334                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid frame size\n");
1335                 break;
1336             case AAC_AC3_PARSE_ERROR_FRAME_TYPE:
1337                 /* skip frame if CRC is ok. otherwise use error concealment. */
1338                 /* TODO: add support for substreams and dependent frames */
1339                 if(s->frame_type == EAC3_FRAME_TYPE_DEPENDENT || s->substreamid) {
1340                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported frame type : skipping frame\n");
1341                     return s->frame_size;
1342                 } else {
1343                     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid frame type\n");
1344                 }
1345                 break;
1346             default:
1347                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid header\n");
1348                 break;
1349         }
1350     } else {
1351         /* check that reported frame size fits in input buffer */
1352         if (s->frame_size > buf_size) {
1353             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "incomplete frame\n");
1354             err = AAC_AC3_PARSE_ERROR_FRAME_SIZE;
1355         } else if (avctx->error_recognition >= FF_ER_CAREFUL) {
1356             /* check for crc mismatch */
1357             if (av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0, &buf[2], s->frame_size-2)) {
1358                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "frame CRC mismatch\n");
1359                 err = AAC_AC3_PARSE_ERROR_CRC;
1360             }
1361         }
1362     }
1363
1364     /* if frame is ok, set audio parameters */
1365     if (!err) {
1366         avctx->sample_rate = s->sample_rate;
1367         avctx->bit_rate = s->bit_rate;
1368
1369         /* channel config */
1370         s->out_channels = s->channels;
1371         s->output_mode = s->channel_mode;
1372         if(s->lfe_on)
1373             s->output_mode |= AC3_OUTPUT_LFEON;
1374         if (avctx->request_channels > 0 && avctx->request_channels <= 2 &&
1375                 avctx->request_channels < s->channels) {
1376             s->out_channels = avctx->request_channels;
1377             s->output_mode  = avctx->request_channels == 1 ? AC3_CHMODE_MONO : AC3_CHMODE_STEREO;
1378             s->channel_layout = ff_ac3_channel_layout_tab[s->output_mode];
1379         }
1380         avctx->channels = s->out_channels;
1381         avctx->channel_layout = s->channel_layout;
1382
1383         /* set downmixing coefficients if needed */
1384         if(s->channels != s->out_channels && !((s->output_mode & AC3_OUTPUT_LFEON) &&
1385                 s->fbw_channels == s->out_channels)) {
1386             set_downmix_coeffs(s);
1387         }
1388     } else if (!s->out_channels) {
1389         s->out_channels = avctx->channels;
1390         if(s->out_channels < s->channels)
1391             s->output_mode  = s->out_channels == 1 ? AC3_CHMODE_MONO : AC3_CHMODE_STEREO;
1392     }
1393     /* set audio service type based on bitstream mode for AC-3 */
1394     avctx->audio_service_type = s->bitstream_mode;
1395     if (s->bitstream_mode == 0x7 && s->channels > 1)
1396         avctx->audio_service_type = AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE;
1397
1398     /* decode the audio blocks */
1399     channel_map = ff_ac3_dec_channel_map[s->output_mode & ~AC3_OUTPUT_LFEON][s->lfe_on];
1400     for (ch = 0; ch < s->out_channels; ch++)
1401         output[ch] = s->output[channel_map[ch]];
1402     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1403         if (!err && decode_audio_block(s, blk)) {
1404             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error decoding the audio block\n");
1405             err = 1;
1406         }
1407         s->fmt_conv.float_to_int16_interleave(out_samples, output, 256, s->out_channels);
1408         out_samples += 256 * s->out_channels;
1409     }
1410     *data_size = s->num_blocks * 256 * avctx->channels * sizeof (int16_t);
1411     return FFMIN(buf_size, s->frame_size);
1412 }
1413
1414 /**
1415  * Uninitialize the AC-3 decoder.
1416  */
1417 static av_cold int ac3_decode_end(AVCodecContext *avctx)
1418 {
1419     AC3DecodeContext *s = avctx->priv_data;
1420     ff_mdct_end(&s->imdct_512);
1421     ff_mdct_end(&s->imdct_256);
1422
1423     av_freep(&s->input_buffer);
1424
1425     return 0;
1426 }
1427
1428 AVCodec ff_ac3_decoder = {
1429     .name = "ac3",
1430     .type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1431     .id = CODEC_ID_AC3,
1432     .priv_data_size = sizeof (AC3DecodeContext),
1433     .init = ac3_decode_init,
1434     .close = ac3_decode_end,
1435     .decode = ac3_decode_frame,
1436     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("ATSC A/52A (AC-3)"),
1437 };
1438
1439 #if CONFIG_EAC3_DECODER
1440 AVCodec ff_eac3_decoder = {
1441     .name = "eac3",
1442     .type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1443     .id = CODEC_ID_EAC3,
1444     .priv_data_size = sizeof (AC3DecodeContext),
1445     .init = ac3_decode_init,
1446     .close = ac3_decode_end,
1447     .decode = ac3_decode_frame,
1448     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("ATSC A/52B (AC-3, E-AC-3)"),
1449 };
1450 #endif