git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/ac3enc.c

   1 /*
   2  * The simplest AC-3 encoder
   3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard
   4  * Copyright (c) 2006-2010 Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
   5  * Copyright (c) 2006-2010 Prakash Punnoor <prakash@punnoor.de>
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 /**
  25  * @file
  26  * The simplest AC-3 encoder.
  27  */
  28
  29 //#define DEBUG
  30
  31 #include "libavcore/audioconvert.h"
  32 #include "libavutil/crc.h"
  33 #include "avcodec.h"
  34 #include "put_bits.h"
  35 #include "dsputil.h"
  36 #include "ac3.h"
  37 #include "audioconvert.h"
  38
  39
  40 /** Maximum number of exponent groups. +1 for separate DC exponent. */
  41 #define AC3_MAX_EXP_GROUPS 85
  42
  43 /** Scale a float value by 2^bits and convert to an integer. */
  44 #define SCALE_FLOAT(a, bits) lrintf((a) * (float)(1 << (bits)))
  45
  46 /** Scale a float value by 2^15, convert to an integer, and clip to int16_t range. */
  47 #define FIX15(a) av_clip_int16(SCALE_FLOAT(a, 15))
  48
  49
  50 /**
  51  * Compex number.
  52  * Used in fixed-point MDCT calculation.
  53  */
  54 typedef struct IComplex {
  55     int16_t re,im;
  56 } IComplex;
  57
  58 typedef struct AC3MDCTContext {
  59     AVCodecContext *avctx;                  ///< parent context for av_log()
  60     int nbits;                              ///< log2(transform size)
  61     int16_t *costab;                        ///< FFT cos table
  62     int16_t *sintab;                        ///< FFT sin table
  63     int16_t *xcos1;                         ///< MDCT cos table
  64     int16_t *xsin1;                         ///< MDCT sin table
  65     int16_t *rot_tmp;                       ///< temp buffer for pre-rotated samples
  66     IComplex *cplx_tmp;                     ///< temp buffer for complex pre-rotated samples
  67 } AC3MDCTContext;
  68
  69 /**
  70  * Data for a single audio block.
  71  */
  72 typedef struct AC3Block {
  73     uint8_t  **bap;                             ///< bit allocation pointers (bap)
  74     int32_t  **mdct_coef;                       ///< MDCT coefficients
  75     uint8_t  **exp;                             ///< original exponents
  76     uint8_t  **grouped_exp;                     ///< grouped exponents
  77     int16_t  **psd;                             ///< psd per frequency bin
  78     int16_t  **band_psd;                        ///< psd per critical band
  79     int16_t  **mask;                            ///< masking curve
  80     uint16_t **qmant;                           ///< quantized mantissas
  81     uint8_t  exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS];    ///< exponent strategies
  82     int8_t   exp_shift[AC3_MAX_CHANNELS];       ///< exponent shift values
  83 } AC3Block;
  84
  85 /**
  86  * AC-3 encoder private context.
  87  */
  88 typedef struct AC3EncodeContext {
  89     PutBitContext pb;                       ///< bitstream writer context
  90     DSPContext dsp;
  91     AC3MDCTContext mdct;                    ///< MDCT context
  92
  93     AC3Block blocks[AC3_MAX_BLOCKS];        ///< per-block info
  94
  95     int bitstream_id;                       ///< bitstream id                           (bsid)
  96     int bitstream_mode;                     ///< bitstream mode                         (bsmod)
  97
  98     int bit_rate;                           ///< target bit rate, in bits-per-second
  99     int sample_rate;                        ///< sampling frequency, in Hz
 100
 101     int frame_size_min;                     ///< minimum frame size in case rounding is necessary
 102     int frame_size;                         ///< current frame size in bytes
 103     int frame_size_code;                    ///< frame size code                        (frmsizecod)
 104     int bits_written;                       ///< bit count    (used to avg. bitrate)
 105     int samples_written;                    ///< sample count (used to avg. bitrate)
 106
 107     int fbw_channels;                       ///< number of full-bandwidth channels      (nfchans)
 108     int channels;                           ///< total number of channels               (nchans)
 109     int lfe_on;                             ///< indicates if there is an LFE channel   (lfeon)
 110     int lfe_channel;                        ///< channel index of the LFE channel
 111     int channel_mode;                       ///< channel mode                           (acmod)
 112     const uint8_t *channel_map;             ///< channel map used to reorder channels
 113
 114     int bandwidth_code[AC3_MAX_CHANNELS];   ///< bandwidth code (0 to 60)               (chbwcod)
 115     int nb_coefs[AC3_MAX_CHANNELS];
 116
 117     /* bitrate allocation control */
 118     int slow_gain_code;                     ///< slow gain code                         (sgaincod)
 119     int slow_decay_code;                    ///< slow decay code                        (sdcycod)
 120     int fast_decay_code;                    ///< fast decay code                        (fdcycod)
 121     int db_per_bit_code;                    ///< dB/bit code                            (dbpbcod)
 122     int floor_code;                         ///< floor code                             (floorcod)
 123     AC3BitAllocParameters bit_alloc;        ///< bit allocation parameters
 124     int coarse_snr_offset;                  ///< coarse SNR offsets                     (csnroffst)
 125     int fast_gain_code[AC3_MAX_CHANNELS];   ///< fast gain codes (signal-to-mask ratio) (fgaincod)
 126     int fine_snr_offset[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< fine SNR offsets                       (fsnroffst)
 127     int frame_bits_fixed;                   ///< number of non-coefficient bits for fixed parameters
 128     int frame_bits;                         ///< all frame bits except exponents and mantissas
 129     int exponent_bits;                      ///< number of bits used for exponents
 130
 131     /* mantissa encoding */
 132     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
 133     uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
 134
 135     int16_t **planar_samples;
 136     uint8_t *bap_buffer;
 137     uint8_t *bap1_buffer;
 138     int32_t *mdct_coef_buffer;
 139     uint8_t *exp_buffer;
 140     uint8_t *grouped_exp_buffer;
 141     int16_t *psd_buffer;
 142     int16_t *band_psd_buffer;
 143     int16_t *mask_buffer;
 144     uint16_t *qmant_buffer;
 145
 146     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, windowed_samples)[AC3_WINDOW_SIZE];
 147 } AC3EncodeContext;
 148
 149
 150 /**
 151  * LUT for number of exponent groups.
 152  * exponent_group_tab[exponent strategy-1][number of coefficients]
 153  */
 154 uint8_t exponent_group_tab[3][256];
 155
 156
 157 /**
 158  * Adjust the frame size to make the average bit rate match the target bit rate.
 159  * This is only needed for 11025, 22050, and 44100 sample rates.
 160  */
 161 static void adjust_frame_size(AC3EncodeContext *s)
 162 {
 163     while (s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
 164         s->bits_written    -= s->bit_rate;
 165         s->samples_written -= s->sample_rate;
 166     }
 167     s->frame_size = s->frame_size_min +
 168                     2 * (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
 169     s->bits_written    += s->frame_size * 8;
 170     s->samples_written += AC3_FRAME_SIZE;
 171 }
 172
 173
 174 /**
 175  * Deinterleave input samples.
 176  * Channels are reordered from FFmpeg's default order to AC-3 order.
 177  */
 178 static void deinterleave_input_samples(AC3EncodeContext *s,
 179                                        const int16_t *samples)
 180 {
 181     int ch, i;
 182
 183     /* deinterleave and remap input samples */
 184     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 185         const int16_t *sptr;
 186         int sinc;
 187
 188         /* copy last 256 samples of previous frame to the start of the current frame */
 189         memcpy(&s->planar_samples[ch][0], &s->planar_samples[ch][AC3_FRAME_SIZE],
 190                AC3_BLOCK_SIZE * sizeof(s->planar_samples[0][0]));
 191
 192         /* deinterleave */
 193         sinc = s->channels;
 194         sptr = samples + s->channel_map[ch];
 195         for (i = AC3_BLOCK_SIZE; i < AC3_FRAME_SIZE+AC3_BLOCK_SIZE; i++) {
 196             s->planar_samples[ch][i] = *sptr;
 197             sptr += sinc;
 198         }
 199     }
 200 }
 201
 202
 203 /**
 204  * Finalize MDCT and free allocated memory.
 205  */
 206 static av_cold void mdct_end(AC3MDCTContext *mdct)
 207 {
 208     mdct->nbits = 0;
 209     av_freep(&mdct->costab);
 210     av_freep(&mdct->sintab);
 211     av_freep(&mdct->xcos1);
 212     av_freep(&mdct->xsin1);
 213     av_freep(&mdct->rot_tmp);
 214     av_freep(&mdct->cplx_tmp);
 215 }
 216
 217
 218
 219 /**
 220  * Initialize FFT tables.
 221  * @param ln log2(FFT size)
 222  */
 223 static av_cold int fft_init(AC3MDCTContext *mdct, int ln)
 224 {
 225     int i, n, n2;
 226     float alpha;
 227
 228     n  = 1 << ln;
 229     n2 = n >> 1;
 230
 231     FF_ALLOC_OR_GOTO(mdct->avctx, mdct->costab, n2 * sizeof(*mdct->costab),
 232                      fft_alloc_fail);
 233     FF_ALLOC_OR_GOTO(mdct->avctx, mdct->sintab, n2 * sizeof(*mdct->sintab),
 234                      fft_alloc_fail);
 235
 236     for (i = 0; i < n2; i++) {
 237         alpha     = 2.0 * M_PI * i / n;
 238         mdct->costab[i] = FIX15(cos(alpha));
 239         mdct->sintab[i] = FIX15(sin(alpha));
 240     }
 241
 242     return 0;
 243 fft_alloc_fail:
 244     mdct_end(mdct);
 245     return AVERROR(ENOMEM);
 246 }
 247
 248
 249 /**
 250  * Initialize MDCT tables.
 251  * @param nbits log2(MDCT size)
 252  */
 253 static av_cold int mdct_init(AC3MDCTContext *mdct, int nbits)
 254 {
 255     int i, n, n4, ret;
 256
 257     n  = 1 << nbits;
 258     n4 = n >> 2;
 259
 260     mdct->nbits = nbits;
 261
 262     ret = fft_init(mdct, nbits - 2);
 263     if (ret)
 264         return ret;
 265
 266     FF_ALLOC_OR_GOTO(mdct->avctx, mdct->xcos1,    n4 * sizeof(*mdct->xcos1),
 267                      mdct_alloc_fail);
 268     FF_ALLOC_OR_GOTO(mdct->avctx, mdct->xsin1 ,   n4 * sizeof(*mdct->xsin1),
 269                      mdct_alloc_fail);
 270     FF_ALLOC_OR_GOTO(mdct->avctx, mdct->rot_tmp,  n  * sizeof(*mdct->rot_tmp),
 271                      mdct_alloc_fail);
 272     FF_ALLOC_OR_GOTO(mdct->avctx, mdct->cplx_tmp, n4 * sizeof(*mdct->cplx_tmp),
 273                      mdct_alloc_fail);
 274
 275     for (i = 0; i < n4; i++) {
 276         float alpha = 2.0 * M_PI * (i + 1.0 / 8.0) / n;
 277         mdct->xcos1[i] = FIX15(-cos(alpha));
 278         mdct->xsin1[i] = FIX15(-sin(alpha));
 279     }
 280
 281     return 0;
 282 mdct_alloc_fail:
 283     mdct_end(mdct);
 284     return AVERROR(ENOMEM);
 285 }
 286
 287
 288 /** Butterfly op */
 289 #define BF(pre, pim, qre, qim, pre1, pim1, qre1, qim1)  \
 290 {                                                       \
 291   int ax, ay, bx, by;                                   \
 292   bx  = pre1;                                           \
 293   by  = pim1;                                           \
 294   ax  = qre1;                                           \
 295   ay  = qim1;                                           \
 296   pre = (bx + ax) >> 1;                                 \
 297   pim = (by + ay) >> 1;                                 \
 298   qre = (bx - ax) >> 1;                                 \
 299   qim = (by - ay) >> 1;                                 \
 300 }
 301
 302
 303 /** Complex multiply */
 304 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim)              \
 305 {                                                       \
 306    pre = (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim)) >> 15;     \
 307    pim = (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim)) >> 15;     \
 308 }
 309
 310
 311 /**
 312  * Calculate a 2^n point complex FFT on 2^ln points.
 313  * @param z  complex input/output samples
 314  * @param ln log2(FFT size)
 315  */
 316 static void fft(AC3MDCTContext *mdct, IComplex *z, int ln)
 317 {
 318     int j, l, np, np2;
 319     int nblocks, nloops;
 320     register IComplex *p,*q;
 321     int tmp_re, tmp_im;
 322
 323     np = 1 << ln;
 324
 325     /* reverse */
 326     for (j = 0; j < np; j++) {
 327         int k = av_reverse[j] >> (8 - ln);
 328         if (k < j)
 329             FFSWAP(IComplex, z[k], z[j]);
 330     }
 331
 332     /* pass 0 */
 333
 334     p = &z[0];
 335     j = np >> 1;
 336     do {
 337         BF(p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im,
 338            p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im);
 339         p += 2;
 340     } while (--j);
 341
 342     /* pass 1 */
 343
 344     p = &z[0];
 345     j = np >> 2;
 346     do {
 347         BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re,  p[2].im,
 348            p[0].re, p[0].im, p[2].re,  p[2].im);
 349         BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re,  p[3].im,
 350            p[1].re, p[1].im, p[3].im, -p[3].re);
 351         p+=4;
 352     } while (--j);
 353
 354     /* pass 2 .. ln-1 */
 355
 356     nblocks = np >> 3;
 357     nloops  =  1 << 2;
 358     np2     = np >> 1;
 359     do {
 360         p = z;
 361         q = z + nloops;
 362         for (j = 0; j < nblocks; j++) {
 363             BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
 364                p->re, p->im, q->re, q->im);
 365             p++;
 366             q++;
 367             for(l = nblocks; l < np2; l += nblocks) {
 368                 CMUL(tmp_re, tmp_im, mdct->costab[l], -mdct->sintab[l], q->re, q->im);
 369                 BF(p->re, p->im, q->re,  q->im,
 370                    p->re, p->im, tmp_re, tmp_im);
 371                 p++;
 372                 q++;
 373             }
 374             p += nloops;
 375             q += nloops;
 376         }
 377         nblocks = nblocks >> 1;
 378         nloops  = nloops  << 1;
 379     } while (nblocks);
 380 }
 381
 382
 383 /**
 384  * Calculate a 512-point MDCT
 385  * @param out 256 output frequency coefficients
 386  * @param in  512 windowed input audio samples
 387  */
 388 static void mdct512(AC3MDCTContext *mdct, int32_t *out, int16_t *in)
 389 {
 390     int i, re, im, n, n2, n4;
 391     int16_t *rot = mdct->rot_tmp;
 392     IComplex *x  = mdct->cplx_tmp;
 393
 394     n  = 1 << mdct->nbits;
 395     n2 = n >> 1;
 396     n4 = n >> 2;
 397
 398     /* shift to simplify computations */
 399     for (i = 0; i <n4; i++)
 400         rot[i] = -in[i + 3*n4];
 401     memcpy(&rot[n4], &in[0], 3*n4*sizeof(*in));
 402
 403     /* pre rotation */
 404     for (i = 0; i < n4; i++) {
 405         re =  ((int)rot[   2*i] - (int)rot[ n-1-2*i]) >> 1;
 406         im = -((int)rot[n2+2*i] - (int)rot[n2-1-2*i]) >> 1;
 407         CMUL(x[i].re, x[i].im, re, im, -mdct->xcos1[i], mdct->xsin1[i]);
 408     }
 409
 410     fft(mdct, x, mdct->nbits - 2);
 411
 412     /* post rotation */
 413     for (i = 0; i < n4; i++) {
 414         re = x[i].re;
 415         im = x[i].im;
 416         CMUL(out[n2-1-2*i], out[2*i], re, im, mdct->xsin1[i], mdct->xcos1[i]);
 417     }
 418 }
 419
 420
 421 /**
 422  * Apply KBD window to input samples prior to MDCT.
 423  */
 424 static void apply_window(int16_t *output, const int16_t *input,
 425                          const int16_t *window, int n)
 426 {
 427     int i;
 428     int n2 = n >> 1;
 429
 430     for (i = 0; i < n2; i++) {
 431         output[i]     = MUL16(input[i],     window[i]) >> 15;
 432         output[n-i-1] = MUL16(input[n-i-1], window[i]) >> 15;
 433     }
 434 }
 435
 436
 437 /**
 438  * Calculate the log2() of the maximum absolute value in an array.
 439  * @param tab input array
 440  * @param n   number of values in the array
 441  * @return    log2(max(abs(tab[])))
 442  */
 443 static int log2_tab(int16_t *tab, int n)
 444 {
 445     int i, v;
 446
 447     v = 0;
 448     for (i = 0; i < n; i++)
 449         v |= abs(tab[i]);
 450
 451     return av_log2(v);
 452 }
 453
 454
 455 /**
 456  * Left-shift each value in an array by a specified amount.
 457  * @param tab    input array
 458  * @param n      number of values in the array
 459  * @param lshift left shift amount. a negative value means right shift.
 460  */
 461 static void lshift_tab(int16_t *tab, int n, int lshift)
 462 {
 463     int i;
 464
 465     if (lshift > 0) {
 466         for (i = 0; i < n; i++)
 467             tab[i] <<= lshift;
 468     } else if (lshift < 0) {
 469         lshift = -lshift;
 470         for (i = 0; i < n; i++)
 471             tab[i] >>= lshift;
 472     }
 473 }
 474
 475
 476 /**
 477  * Normalize the input samples to use the maximum available precision.
 478  * This assumes signed 16-bit input samples. Exponents are reduced by 9 to
 479  * match the 24-bit internal precision for MDCT coefficients.
 480  *
 481  * @return exponent shift
 482  */
 483 static int normalize_samples(AC3EncodeContext *s)
 484 {
 485     int v = 14 - log2_tab(s->windowed_samples, AC3_WINDOW_SIZE);
 486     v = FFMAX(0, v);
 487     lshift_tab(s->windowed_samples, AC3_WINDOW_SIZE, v);
 488     return v - 9;
 489 }
 490
 491
 492 /**
 493  * Apply the MDCT to input samples to generate frequency coefficients.
 494  * This applies the KBD window and normalizes the input to reduce precision
 495  * loss due to fixed-point calculations.
 496  */
 497 static void apply_mdct(AC3EncodeContext *s)
 498 {
 499     int blk, ch;
 500
 501     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 502         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 503             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 504             const int16_t *input_samples = &s->planar_samples[ch][blk * AC3_BLOCK_SIZE];
 505
 506             apply_window(s->windowed_samples, input_samples, ff_ac3_window, AC3_WINDOW_SIZE);
 507
 508             block->exp_shift[ch] = normalize_samples(s);
 509
 510             mdct512(&s->mdct, block->mdct_coef[ch], s->windowed_samples);
 511         }
 512     }
 513 }
 514
 515
 516 /**
 517  * Initialize exponent tables.
 518  */
 519 static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
 520 {
 521     int i;
 522     for (i = 73; i < 256; i++) {
 523         exponent_group_tab[0][i] = (i - 1) /  3;
 524         exponent_group_tab[1][i] = (i + 2) /  6;
 525         exponent_group_tab[2][i] = (i + 8) / 12;
 526     }
 527     /* LFE */
 528     exponent_group_tab[0][7] = 2;
 529 }
 530
 531
 532 /**
 533  * Extract exponents from the MDCT coefficients.
 534  * This takes into account the normalization that was done to the input samples
 535  * by adjusting the exponents by the exponent shift values.
 536  */
 537 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
 538 {
 539     int blk, ch, i;
 540
 541     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 542         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 543             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 544             for (i = 0; i < AC3_MAX_COEFS; i++) {
 545                 int e;
 546                 int v = abs(block->mdct_coef[ch][i]);
 547                 if (v == 0)
 548                     e = 24;
 549                 else {
 550                     e = 23 - av_log2(v) + block->exp_shift[ch];
 551                     if (e >= 24) {
 552                         e = 24;
 553                         block->mdct_coef[ch][i] = 0;
 554                     }
 555                 }
 556                 block->exp[ch][i] = e;
 557             }
 558         }
 559     }
 560 }
 561
 562
 563 /**
 564  * Exponent Difference Threshold.
 565  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
 566  */
 567 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 1000
 568
 569
 570 /**
 571  * Calculate exponent strategies for all blocks in a single channel.
 572  */
 573 static void compute_exp_strategy_ch(AC3EncodeContext *s, uint8_t *exp_strategy, uint8_t **exp)
 574 {
 575     int blk, blk1;
 576     int exp_diff;
 577
 578     /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
 579        reused in the next frame */
 580     exp_strategy[0] = EXP_NEW;
 581     for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 582         exp_diff = s->dsp.sad[0](NULL, exp[blk], exp[blk-1], 16, 16);
 583         if (exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
 584             exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 585         else
 586             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 587     }
 588
 589     /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
 590        recoded, we use a coarse encoding */
 591     blk = 0;
 592     while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
 593         blk1 = blk + 1;
 594         while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
 595             blk1++;
 596         switch (blk1 - blk) {
 597         case 1:  exp_strategy[blk] = EXP_D45; break;
 598         case 2:
 599         case 3:  exp_strategy[blk] = EXP_D25; break;
 600         default: exp_strategy[blk] = EXP_D15; break;
 601         }
 602         blk = blk1;
 603     }
 604 }
 605
 606
 607 /**
 608  * Calculate exponent strategies for all channels.
 609  * Array arrangement is reversed to simplify the per-channel calculation.
 610  */
 611 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
 612 {
 613     uint8_t *exp1[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS];
 614     uint8_t exp_str1[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS];
 615     int ch, blk;
 616
 617     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
 618         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 619             exp1[ch][blk]     = s->blocks[blk].exp[ch];
 620             exp_str1[ch][blk] = s->blocks[blk].exp_strategy[ch];
 621         }
 622
 623         compute_exp_strategy_ch(s, exp_str1[ch], exp1[ch]);
 624
 625         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
 626             s->blocks[blk].exp_strategy[ch] = exp_str1[ch][blk];
 627     }
 628     if (s->lfe_on) {
 629         ch = s->lfe_channel;
 630         s->blocks[0].exp_strategy[ch] = EXP_D15;
 631         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
 632             s->blocks[blk].exp_strategy[ch] = EXP_REUSE;
 633     }
 634 }
 635
 636
 637 /**
 638  * Set each encoded exponent in a block to the minimum of itself and the
 639  * exponent in the same frequency bin of a following block.
 640  * exp[i] = min(exp[i], exp1[i]
 641  */
 642 static void exponent_min(uint8_t *exp, uint8_t *exp1, int n)
 643 {
 644     int i;
 645     for (i = 0; i < n; i++) {
 646         if (exp1[i] < exp[i])
 647             exp[i] = exp1[i];
 648     }
 649 }
 650
 651
 652 /**
 653  * Update the exponents so that they are the ones the decoder will decode.
 654  */
 655 static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp,
 656                                     int nb_exps, int exp_strategy)
 657 {
 658     int nb_groups, i, k;
 659
 660     nb_groups = exponent_group_tab[exp_strategy-1][nb_exps] * 3;
 661
 662     /* for each group, compute the minimum exponent */
 663     switch(exp_strategy) {
 664     case EXP_D25:
 665         for (i = 1, k = 1; i <= nb_groups; i++) {
 666             uint8_t exp_min = exp[k];
 667             if (exp[k+1] < exp_min)
 668                 exp_min = exp[k+1];
 669             exp[i] = exp_min;
 670             k += 2;
 671         }
 672         break;
 673     case EXP_D45:
 674         for (i = 1, k = 1; i <= nb_groups; i++) {
 675             uint8_t exp_min = exp[k];
 676             if (exp[k+1] < exp_min)
 677                 exp_min = exp[k+1];
 678             if (exp[k+2] < exp_min)
 679                 exp_min = exp[k+2];
 680             if (exp[k+3] < exp_min)
 681                 exp_min = exp[k+3];
 682             exp[i] = exp_min;
 683             k += 4;
 684         }
 685         break;
 686     }
 687
 688     /* constraint for DC exponent */
 689     if (exp[0] > 15)
 690         exp[0] = 15;
 691
 692     /* decrease the delta between each groups to within 2 so that they can be
 693        differentially encoded */
 694     for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
 695         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i-1] + 2);
 696     i--;
 697     while (--i >= 0)
 698         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i+1] + 2);
 699
 700     /* now we have the exponent values the decoder will see */
 701     switch (exp_strategy) {
 702     case EXP_D25:
 703         for (i = nb_groups, k = nb_groups * 2; i > 0; i--) {
 704             uint8_t exp1 = exp[i];
 705             exp[k--] = exp1;
 706             exp[k--] = exp1;
 707         }
 708         break;
 709     case EXP_D45:
 710         for (i = nb_groups, k = nb_groups * 4; i > 0; i--) {
 711             exp[k] = exp[k-1] = exp[k-2] = exp[k-3] = exp[i];
 712             k -= 4;
 713         }
 714         break;
 715     }
 716 }
 717
 718
 719 /**
 720  * Encode exponents from original extracted form to what the decoder will see.
 721  * This copies and groups exponents based on exponent strategy and reduces
 722  * deltas between adjacent exponent groups so that they can be differentially
 723  * encoded.
 724  */
 725 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
 726 {
 727     int blk, blk1, blk2, ch;
 728     AC3Block *block, *block1, *block2;
 729
 730     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 731         blk = 0;
 732         block = &s->blocks[0];
 733         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
 734             blk1 = blk + 1;
 735             block1 = block + 1;
 736             /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
 737             while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && block1->exp_strategy[ch] == EXP_REUSE) {
 738                 exponent_min(block->exp[ch], block1->exp[ch], s->nb_coefs[ch]);
 739                 blk1++;
 740                 block1++;
 741             }
 742             encode_exponents_blk_ch(block->exp[ch], s->nb_coefs[ch],
 743                                     block->exp_strategy[ch]);
 744             /* copy encoded exponents for reuse case */
 745             block2 = block + 1;
 746             for (blk2 = blk+1; blk2 < blk1; blk2++, block2++) {
 747                 memcpy(block2->exp[ch], block->exp[ch],
 748                        s->nb_coefs[ch] * sizeof(uint8_t));
 749             }
 750             blk = blk1;
 751             block = block1;
 752         }
 753     }
 754 }
 755
 756
 757 /**
 758  * Group exponents.
 759  * 3 delta-encoded exponents are in each 7-bit group. The number of groups
 760  * varies depending on exponent strategy and bandwidth.
 761  */
 762 static void group_exponents(AC3EncodeContext *s)
 763 {
 764     int blk, ch, i;
 765     int group_size, nb_groups, bit_count;
 766     uint8_t *p;
 767     int delta0, delta1, delta2;
 768     int exp0, exp1;
 769
 770     bit_count = 0;
 771     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 772         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 773         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 774             if (block->exp_strategy[ch] == EXP_REUSE) {
 775                 continue;
 776             }
 777             group_size = block->exp_strategy[ch] + (block->exp_strategy[ch] == EXP_D45);
 778             nb_groups = exponent_group_tab[block->exp_strategy[ch]-1][s->nb_coefs[ch]];
 779             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
 780             p = block->exp[ch];
 781
 782             /* DC exponent */
 783             exp1 = *p++;
 784             block->grouped_exp[ch][0] = exp1;
 785
 786             /* remaining exponents are delta encoded */
 787             for (i = 1; i <= nb_groups; i++) {
 788                 /* merge three delta in one code */
 789                 exp0   = exp1;
 790                 exp1   = p[0];
 791                 p     += group_size;
 792                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
 793
 794                 exp0   = exp1;
 795                 exp1   = p[0];
 796                 p     += group_size;
 797                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
 798
 799                 exp0   = exp1;
 800                 exp1   = p[0];
 801                 p     += group_size;
 802                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
 803
 804                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
 805             }
 806         }
 807     }
 808
 809     s->exponent_bits = bit_count;
 810 }
 811
 812
 813 /**
 814  * Calculate final exponents from the supplied MDCT coefficients and exponent shift.
 815  * Extract exponents from MDCT coefficients, calculate exponent strategies,
 816  * and encode final exponents.
 817  */
 818 static void process_exponents(AC3EncodeContext *s)
 819 {
 820     extract_exponents(s);
 821
 822     compute_exp_strategy(s);
 823
 824     encode_exponents(s);
 825
 826     group_exponents(s);
 827 }
 828
 829
 830 /**
 831  * Count frame bits that are based solely on fixed parameters.
 832  * This only has to be run once when the encoder is initialized.
 833  */
 834 static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
 835 {
 836     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
 837     int blk;
 838     int frame_bits;
 839
 840     /* assumptions:
 841      *   no dynamic range codes
 842      *   no channel coupling
 843      *   no rematrixing
 844      *   bit allocation parameters do not change between blocks
 845      *   SNR offsets do not change between blocks
 846      *   no delta bit allocation
 847      *   no skipped data
 848      *   no auxilliary data
 849      */
 850
 851     /* header size */
 852     frame_bits = 65;
 853     frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
 854
 855     /* audio blocks */
 856     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 857         frame_bits += s->fbw_channels * 2 + 2; /* blksw * c, dithflag * c, dynrnge, cplstre */
 858         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
 859             frame_bits++; /* rematstr */
 860             if (!blk)
 861                 frame_bits += 4;
 862         }
 863         frame_bits += 2 * s->fbw_channels; /* chexpstr[2] * c */
 864         if (s->lfe_on)
 865             frame_bits++; /* lfeexpstr */
 866         frame_bits++; /* baie */
 867         frame_bits++; /* snr */
 868         frame_bits += 2; /* delta / skip */
 869     }
 870     frame_bits++; /* cplinu for block 0 */
 871     /* bit alloc info */
 872     /* sdcycod[2], fdcycod[2], sgaincod[2], dbpbcod[2], floorcod[3] */
 873     /* csnroffset[6] */
 874     /* (fsnoffset[4] + fgaincod[4]) * c */
 875     frame_bits += 2*4 + 3 + 6 + s->channels * (4 + 3);
 876
 877     /* auxdatae, crcrsv */
 878     frame_bits += 2;
 879
 880     /* CRC */
 881     frame_bits += 16;
 882
 883     s->frame_bits_fixed = frame_bits;
 884 }
 885
 886
 887 /**
 888  * Initialize bit allocation.
 889  * Set default parameter codes and calculate parameter values.
 890  */
 891 static void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
 892 {
 893     int ch;
 894
 895     /* init default parameters */
 896     s->slow_decay_code = 2;
 897     s->fast_decay_code = 1;
 898     s->slow_gain_code  = 1;
 899     s->db_per_bit_code = 2;
 900     s->floor_code      = 4;
 901     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 902         s->fast_gain_code[ch] = 4;
 903
 904     /* initial snr offset */
 905     s->coarse_snr_offset = 40;
 906
 907     /* compute real values */
 908     /* currently none of these values change during encoding, so we can just
 909        set them once at initialization */
 910     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 911     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 912     s->bit_alloc.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
 913     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
 914     s->bit_alloc.floor      = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
 915
 916     count_frame_bits_fixed(s);
 917 }
 918
 919
 920 /**
 921  * Count the bits used to encode the frame, minus exponents and mantissas.
 922  * Bits based on fixed parameters have already been counted, so now we just
 923  * have to add the bits based on parameters that change during encoding.
 924  */
 925 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
 926 {
 927     int blk, ch;
 928     int frame_bits = 0;
 929
 930     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 931         uint8_t *exp_strategy = s->blocks[blk].exp_strategy;
 932         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
 933             if (exp_strategy[ch] != EXP_REUSE)
 934                 frame_bits += 6 + 2; /* chbwcod[6], gainrng[2] */
 935         }
 936     }
 937     s->frame_bits = s->frame_bits_fixed + frame_bits;
 938 }
 939
 940
 941 /**
 942  * Calculate the number of bits needed to encode a set of mantissas.
 943  */
 944 static int compute_mantissa_size(int mant_cnt[5], uint8_t *bap, int nb_coefs)
 945 {
 946     int bits, b, i;
 947
 948     bits = 0;
 949     for (i = 0; i < nb_coefs; i++) {
 950         b = bap[i];
 951         if (b <= 4) {
 952             // bap=1 to bap=4 will be counted in compute_mantissa_size_final
 953             mant_cnt[b]++;
 954         } else if (b <= 13) {
 955             // bap=5 to bap=13 use (bap-1) bits
 956             bits += b - 1;
 957         } else {
 958             // bap=14 uses 14 bits and bap=15 uses 16 bits
 959             bits += (b == 14) ? 14 : 16;
 960         }
 961     }
 962     return bits;
 963 }
 964
 965
 966 /**
 967  * Finalize the mantissa bit count by adding in the grouped mantissas.
 968  */
 969 static int compute_mantissa_size_final(int mant_cnt[5])
 970 {
 971     // bap=1 : 3 mantissas in 5 bits
 972     int bits = (mant_cnt[1] / 3) * 5;
 973     // bap=2 : 3 mantissas in 7 bits
 974     // bap=4 : 2 mantissas in 7 bits
 975     bits += ((mant_cnt[2] / 3) + (mant_cnt[4] >> 1)) * 7;
 976     // bap=3 : each mantissa is 3 bits
 977     bits += mant_cnt[3] * 3;
 978     return bits;
 979 }
 980
 981
 982 /**
 983  * Calculate masking curve based on the final exponents.
 984  * Also calculate the power spectral densities to use in future calculations.
 985  */
 986 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
 987 {
 988     int blk, ch;
 989
 990     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 991         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 992         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 993             /* We only need psd and mask for calculating bap.
 994                Since we currently do not calculate bap when exponent
 995                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
 996             if (block->exp_strategy[ch] != EXP_REUSE) {
 997                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], 0,
 998                                           s->nb_coefs[ch],
 999                                           block->psd[ch], block->band_psd[ch]);
1000                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, block->band_psd[ch],
1001                                            0, s->nb_coefs[ch],
1002                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
1003                                            ch == s->lfe_channel,
1004                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
1005                                            block->mask[ch]);
1006             }
1007         }
1008     }
1009 }
1010
1011
1012 /**
1013  * Ensure that bap for each block and channel point to the current bap_buffer.
1014  * They may have been switched during the bit allocation search.
1015  */
1016 static void reset_block_bap(AC3EncodeContext *s)
1017 {
1018     int blk, ch;
1019     if (s->blocks[0].bap[0] == s->bap_buffer)
1020         return;
1021     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1022         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1023             s->blocks[blk].bap[ch] = &s->bap_buffer[AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
1024         }
1025     }
1026 }
1027
1028
1029 /**
1030  * Run the bit allocation with a given SNR offset.
1031  * This calculates the bit allocation pointers that will be used to determine
1032  * the quantization of each mantissa.
1033  * @return the number of bits needed for mantissas if the given SNR offset is
1034  *         is used.
1035  */
1036 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s,
1037                      int snr_offset)
1038 {
1039     int blk, ch;
1040     int mantissa_bits;
1041     int mant_cnt[5];
1042
1043     snr_offset = (snr_offset - 240) << 2;
1044
1045     reset_block_bap(s);
1046     mantissa_bits = 0;
1047     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1048         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1049         // initialize grouped mantissa counts. these are set so that they are
1050         // padded to the next whole group size when bits are counted in
1051         // compute_mantissa_size_final
1052         mant_cnt[0] = mant_cnt[3] = 0;
1053         mant_cnt[1] = mant_cnt[2] = 2;
1054         mant_cnt[4] = 1;
1055         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1056             /* Currently the only bit allocation parameters which vary across
1057                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
1058                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
1059                whenever we reuse exponents. */
1060             if (block->exp_strategy[ch] == EXP_REUSE) {
1061                 memcpy(block->bap[ch], s->blocks[blk-1].bap[ch], AC3_MAX_COEFS);
1062             } else {
1063                 ff_ac3_bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch], 0,
1064                                           s->nb_coefs[ch], snr_offset,
1065                                           s->bit_alloc.floor, ff_ac3_bap_tab,
1066                                           block->bap[ch]);
1067             }
1068             mantissa_bits += compute_mantissa_size(mant_cnt, block->bap[ch], s->nb_coefs[ch]);
1069         }
1070         mantissa_bits += compute_mantissa_size_final(mant_cnt);
1071     }
1072     return mantissa_bits;
1073 }
1074
1075
1076 /**
1077  * Constant bitrate bit allocation search.
1078  * Find the largest SNR offset that will allow data to fit in the frame.
1079  */
1080 static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1081 {
1082     int ch;
1083     int bits_left;
1084     int snr_offset, snr_incr;
1085
1086     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
1087
1088     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
1089
1090     while (snr_offset >= 0 &&
1091            bit_alloc(s, snr_offset) > bits_left) {
1092         snr_offset -= 64;
1093     }
1094     if (snr_offset < 0)
1095         return AVERROR(EINVAL);
1096
1097     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1098     for (snr_incr = 64; snr_incr > 0; snr_incr >>= 2) {
1099         while (snr_offset + 64 <= 1023 &&
1100                bit_alloc(s, snr_offset + snr_incr) <= bits_left) {
1101             snr_offset += snr_incr;
1102             FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1103         }
1104     }
1105     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1106     reset_block_bap(s);
1107
1108     s->coarse_snr_offset = snr_offset >> 4;
1109     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
1110         s->fine_snr_offset[ch] = snr_offset & 0xF;
1111
1112     return 0;
1113 }
1114
1115
1116 /**
1117  * Perform bit allocation search.
1118  * Finds the SNR offset value that maximizes quality and fits in the specified
1119  * frame size.  Output is the SNR offset and a set of bit allocation pointers
1120  * used to quantize the mantissas.
1121  */
1122 static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1123 {
1124     count_frame_bits(s);
1125
1126     bit_alloc_masking(s);
1127
1128     return cbr_bit_allocation(s);
1129 }
1130
1131
1132 /**
1133  * Symmetric quantization on 'levels' levels.
1134  */
1135 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
1136 {
1137     int v;
1138
1139     if (c >= 0) {
1140         v = (levels * (c << e)) >> 24;
1141         v = (v + 1) >> 1;
1142         v = (levels >> 1) + v;
1143     } else {
1144         v = (levels * ((-c) << e)) >> 24;
1145         v = (v + 1) >> 1;
1146         v = (levels >> 1) - v;
1147     }
1148     assert(v >= 0 && v < levels);
1149     return v;
1150 }
1151
1152
1153 /**
1154  * Asymmetric quantization on 2^qbits levels.
1155  */
1156 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
1157 {
1158     int lshift, m, v;
1159
1160     lshift = e + qbits - 24;
1161     if (lshift >= 0)
1162         v = c << lshift;
1163     else
1164         v = c >> (-lshift);
1165     /* rounding */
1166     v = (v + 1) >> 1;
1167     m = (1 << (qbits-1));
1168     if (v >= m)
1169         v = m - 1;
1170     assert(v >= -m);
1171     return v & ((1 << qbits)-1);
1172 }
1173
1174
1175 /**
1176  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
1177  */
1178 static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3EncodeContext *s,
1179                                       int32_t *mdct_coef, int8_t exp_shift,
1180                                       uint8_t *exp, uint8_t *bap,
1181                                       uint16_t *qmant, int n)
1182 {
1183     int i;
1184
1185     for (i = 0; i < n; i++) {
1186         int v;
1187         int c = mdct_coef[i];
1188         int e = exp[i] - exp_shift;
1189         int b = bap[i];
1190         switch (b) {
1191         case 0:
1192             v = 0;
1193             break;
1194         case 1:
1195             v = sym_quant(c, e, 3);
1196             switch (s->mant1_cnt) {
1197             case 0:
1198                 s->qmant1_ptr = &qmant[i];
1199                 v = 9 * v;
1200                 s->mant1_cnt = 1;
1201                 break;
1202             case 1:
1203                 *s->qmant1_ptr += 3 * v;
1204                 s->mant1_cnt = 2;
1205                 v = 128;
1206                 break;
1207             default:
1208                 *s->qmant1_ptr += v;
1209                 s->mant1_cnt = 0;
1210                 v = 128;
1211                 break;
1212             }
1213             break;
1214         case 2:
1215             v = sym_quant(c, e, 5);
1216             switch (s->mant2_cnt) {
1217             case 0:
1218                 s->qmant2_ptr = &qmant[i];
1219                 v = 25 * v;
1220                 s->mant2_cnt = 1;
1221                 break;
1222             case 1:
1223                 *s->qmant2_ptr += 5 * v;
1224                 s->mant2_cnt = 2;
1225                 v = 128;
1226                 break;
1227             default:
1228                 *s->qmant2_ptr += v;
1229                 s->mant2_cnt = 0;
1230                 v = 128;
1231                 break;
1232             }
1233             break;
1234         case 3:
1235             v = sym_quant(c, e, 7);
1236             break;
1237         case 4:
1238             v = sym_quant(c, e, 11);
1239             switch (s->mant4_cnt) {
1240             case 0:
1241                 s->qmant4_ptr = &qmant[i];
1242                 v = 11 * v;
1243                 s->mant4_cnt = 1;
1244                 break;
1245             default:
1246                 *s->qmant4_ptr += v;
1247                 s->mant4_cnt = 0;
1248                 v = 128;
1249                 break;
1250             }
1251             break;
1252         case 5:
1253             v = sym_quant(c, e, 15);
1254             break;
1255         case 14:
1256             v = asym_quant(c, e, 14);
1257             break;
1258         case 15:
1259             v = asym_quant(c, e, 16);
1260             break;
1261         default:
1262             v = asym_quant(c, e, b - 1);
1263             break;
1264         }
1265         qmant[i] = v;
1266     }
1267 }
1268
1269
1270 /**
1271  * Quantize mantissas using coefficients, exponents, and bit allocation pointers.
1272  */
1273 static void quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
1274 {
1275     int blk, ch;
1276
1277
1278     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1279         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1280         s->mant1_cnt  = s->mant2_cnt  = s->mant4_cnt  = 0;
1281         s->qmant1_ptr = s->qmant2_ptr = s->qmant4_ptr = NULL;
1282
1283         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1284             quantize_mantissas_blk_ch(s, block->mdct_coef[ch], block->exp_shift[ch],
1285                                       block->exp[ch], block->bap[ch],
1286                                       block->qmant[ch], s->nb_coefs[ch]);
1287         }
1288     }
1289 }
1290
1291
1292 /**
1293  * Write the AC-3 frame header to the output bitstream.
1294  */
1295 static void output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1296 {
1297     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
1298     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
1299     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
1300     put_bits(&s->pb, 6,  s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min) / 2);
1301     put_bits(&s->pb, 5,  s->bitstream_id);
1302     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
1303     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
1304     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
1305         put_bits(&s->pb, 2, 1);     /* XXX -4.5 dB */
1306     if (s->channel_mode & 0x04)
1307         put_bits(&s->pb, 2, 1);     /* XXX -6 dB */
1308     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1309         put_bits(&s->pb, 2, 0);     /* surround not indicated */
1310     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
1311     put_bits(&s->pb, 5, 31);        /* dialog norm: -31 db */
1312     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
1313     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
1314     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no audio production info */
1315     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no copyright */
1316     put_bits(&s->pb, 1, 1);         /* original bitstream */
1317     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
1318     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
1319     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
1320 }
1321
1322
1323 /**
1324  * Write one audio block to the output bitstream.
1325  */
1326 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s,
1327                                int block_num)
1328 {
1329     int ch, i, baie, rbnd;
1330     AC3Block *block = &s->blocks[block_num];
1331
1332     /* block switching */
1333     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1334         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1335
1336     /* dither flags */
1337     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1338         put_bits(&s->pb, 1, 1);
1339
1340     /* dynamic range codes */
1341     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1342
1343     /* channel coupling */
1344     if (!block_num) {
1345         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* coupling strategy present */
1346         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no coupling strategy */
1347     } else {
1348         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no new coupling strategy */
1349     }
1350
1351     /* stereo rematrixing */
1352     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1353         if (!block_num) {
1354             /* first block must define rematrixing (rematstr) */
1355             put_bits(&s->pb, 1, 1);
1356
1357             /* dummy rematrixing rematflg(1:4)=0 */
1358             for (rbnd = 0; rbnd < 4; rbnd++)
1359                 put_bits(&s->pb, 1, 0);
1360         } else {
1361             /* no matrixing (but should be used in the future) */
1362             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1363         }
1364     }
1365
1366     /* exponent strategy */
1367     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1368         put_bits(&s->pb, 2, block->exp_strategy[ch]);
1369     if (s->lfe_on)
1370         put_bits(&s->pb, 1, block->exp_strategy[s->lfe_channel]);
1371
1372     /* bandwidth */
1373     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1374         if (block->exp_strategy[ch] != EXP_REUSE)
1375             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code[ch]);
1376     }
1377
1378     /* exponents */
1379     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1380         int nb_groups;
1381
1382         if (block->exp_strategy[ch] == EXP_REUSE)
1383             continue;
1384
1385         /* DC exponent */
1386         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0]);
1387
1388         /* exponent groups */
1389         nb_groups = exponent_group_tab[block->exp_strategy[ch]-1][s->nb_coefs[ch]];
1390         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
1391             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
1392
1393         /* gain range info */
1394         if (ch != s->lfe_channel)
1395             put_bits(&s->pb, 2, 0);
1396     }
1397
1398     /* bit allocation info */
1399     baie = (block_num == 0);
1400     put_bits(&s->pb, 1, baie);
1401     if (baie) {
1402         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
1403         put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
1404         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
1405         put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
1406         put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
1407     }
1408
1409     /* snr offset */
1410     put_bits(&s->pb, 1, baie);
1411     if (baie) {
1412         put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
1413         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1414             put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
1415             put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
1416         }
1417     }
1418
1419     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
1420     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
1421
1422     /* mantissas */
1423     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1424         int b, q;
1425         for (i = 0; i < s->nb_coefs[ch]; i++) {
1426             q = block->qmant[ch][i];
1427             b = block->bap[ch][i];
1428             switch (b) {
1429             case 0:                                         break;
1430             case 1: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   5, q); break;
1431             case 2: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   7, q); break;
1432             case 3:               put_bits(&s->pb,   3, q); break;
1433             case 4: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   7, q); break;
1434             case 14:              put_bits(&s->pb,  14, q); break;
1435             case 15:              put_bits(&s->pb,  16, q); break;
1436             default:              put_bits(&s->pb, b-1, q); break;
1437             }
1438         }
1439     }
1440 }
1441
1442
1443 /** CRC-16 Polynomial */
1444 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1445
1446
1447 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1448 {
1449     unsigned int c;
1450
1451     c = 0;
1452     while (a) {
1453         if (a & 1)
1454             c ^= b;
1455         a = a >> 1;
1456         b = b << 1;
1457         if (b & (1 << 16))
1458             b ^= poly;
1459     }
1460     return c;
1461 }
1462
1463
1464 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1465 {
1466     unsigned int r;
1467     r = 1;
1468     while (n) {
1469         if (n & 1)
1470             r = mul_poly(r, a, poly);
1471         a = mul_poly(a, a, poly);
1472         n >>= 1;
1473     }
1474     return r;
1475 }
1476
1477
1478 /**
1479  * Fill the end of the frame with 0's and compute the two CRCs.
1480  */
1481 static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1482 {
1483     int frame_size, frame_size_58, pad_bytes, crc1, crc2, crc_inv;
1484     uint8_t *frame;
1485
1486     frame_size    = s->frame_size;
1487     frame_size_58 = ((frame_size >> 2) + (frame_size >> 4)) << 1;
1488
1489     /* pad the remainder of the frame with zeros */
1490     flush_put_bits(&s->pb);
1491     frame = s->pb.buf;
1492     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
1493     assert(pad_bytes >= 0);
1494     if (pad_bytes > 0)
1495         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
1496
1497     /* compute crc1 */
1498     /* this is not so easy because it is at the beginning of the data... */
1499     crc1 = av_bswap16(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0,
1500                              frame + 4, frame_size_58 - 4));
1501     /* XXX: could precompute crc_inv */
1502     crc_inv = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
1503     crc1    = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1504     AV_WB16(frame + 2, crc1);
1505
1506     /* compute crc2 */
1507     crc2 = av_bswap16(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0,
1508                              frame + frame_size_58,
1509                              frame_size - frame_size_58 - 2));
1510     AV_WB16(frame + frame_size - 2, crc2);
1511 }
1512
1513
1514 /**
1515  * Write the frame to the output bitstream.
1516  */
1517 static void output_frame(AC3EncodeContext *s,
1518                          unsigned char *frame)
1519 {
1520     int blk;
1521
1522     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
1523
1524     output_frame_header(s);
1525
1526     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
1527         output_audio_block(s, blk);
1528
1529     output_frame_end(s);
1530 }
1531
1532
1533 /**
1534  * Encode a single AC-3 frame.
1535  */
1536 static int ac3_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
1537                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
1538 {
1539     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1540     const int16_t *samples = data;
1541     int ret;
1542
1543     if (s->bit_alloc.sr_code == 1)
1544         adjust_frame_size(s);
1545
1546     deinterleave_input_samples(s, samples);
1547
1548     apply_mdct(s);
1549
1550     process_exponents(s);
1551
1552     ret = compute_bit_allocation(s);
1553     if (ret) {
1554         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Bit allocation failed. Try increasing the bitrate.\n");
1555         return ret;
1556     }
1557
1558     quantize_mantissas(s);
1559
1560     output_frame(s, frame);
1561
1562     return s->frame_size;
1563 }
1564
1565
1566 /**
1567  * Finalize encoding and free any memory allocated by the encoder.
1568  */
1569 static av_cold int ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1570 {
1571     int blk, ch;
1572     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1573
1574     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
1575         av_freep(&s->planar_samples[ch]);
1576     av_freep(&s->planar_samples);
1577     av_freep(&s->bap_buffer);
1578     av_freep(&s->bap1_buffer);
1579     av_freep(&s->mdct_coef_buffer);
1580     av_freep(&s->exp_buffer);
1581     av_freep(&s->grouped_exp_buffer);
1582     av_freep(&s->psd_buffer);
1583     av_freep(&s->band_psd_buffer);
1584     av_freep(&s->mask_buffer);
1585     av_freep(&s->qmant_buffer);
1586     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1587         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1588         av_freep(&block->bap);
1589         av_freep(&block->mdct_coef);
1590         av_freep(&block->exp);
1591         av_freep(&block->grouped_exp);
1592         av_freep(&block->psd);
1593         av_freep(&block->band_psd);
1594         av_freep(&block->mask);
1595         av_freep(&block->qmant);
1596     }
1597
1598     mdct_end(&s->mdct);
1599
1600     av_freep(&avctx->coded_frame);
1601     return 0;
1602 }
1603
1604
1605 /**
1606  * Set channel information during initialization.
1607  */
1608 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
1609                                     int64_t *channel_layout)
1610 {
1611     int ch_layout;
1612
1613     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
1614         return AVERROR(EINVAL);
1615     if ((uint64_t)*channel_layout > 0x7FF)
1616         return AVERROR(EINVAL);
1617     ch_layout = *channel_layout;
1618     if (!ch_layout)
1619         ch_layout = avcodec_guess_channel_layout(channels, CODEC_ID_AC3, NULL);
1620     if (av_get_channel_layout_nb_channels(ch_layout) != channels)
1621         return AVERROR(EINVAL);
1622
1623     s->lfe_on       = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
1624     s->channels     = channels;
1625     s->fbw_channels = channels - s->lfe_on;
1626     s->lfe_channel  = s->lfe_on ? s->fbw_channels : -1;
1627     if (s->lfe_on)
1628         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
1629
1630     switch (ch_layout) {
1631     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
1632     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
1633     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
1634     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
1635     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
1636     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
1637     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
1638     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
1639     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
1640     default:
1641         return AVERROR(EINVAL);
1642     }
1643
1644     s->channel_map  = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
1645     *channel_layout = ch_layout;
1646     if (s->lfe_on)
1647         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
1648
1649     return 0;
1650 }
1651
1652
1653 static av_cold int validate_options(AVCodecContext *avctx, AC3EncodeContext *s)
1654 {
1655     int i, ret;
1656
1657     /* validate channel layout */
1658     if (!avctx->channel_layout) {
1659         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
1660                                       "encoder will guess the layout, but it "
1661                                       "might be incorrect.\n");
1662     }
1663     ret = set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout);
1664     if (ret) {
1665         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
1666         return ret;
1667     }
1668
1669     /* validate sample rate */
1670     for (i = 0; i < 9; i++) {
1671         if ((ff_ac3_sample_rate_tab[i / 3] >> (i % 3)) == avctx->sample_rate)
1672             break;
1673     }
1674     if (i == 9) {
1675         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
1676         return AVERROR(EINVAL);
1677     }
1678     s->sample_rate        = avctx->sample_rate;
1679     s->bit_alloc.sr_shift = i % 3;
1680     s->bit_alloc.sr_code  = i / 3;
1681
1682     /* validate bit rate */
1683     for (i = 0; i < 19; i++) {
1684         if ((ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift)*1000 == avctx->bit_rate)
1685             break;
1686     }
1687     if (i == 19) {
1688         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate\n");
1689         return AVERROR(EINVAL);
1690     }
1691     s->bit_rate        = avctx->bit_rate;
1692     s->frame_size_code = i << 1;
1693
1694     return 0;
1695 }
1696
1697
1698 /**
1699  * Set bandwidth for all channels.
1700  * The user can optionally supply a cutoff frequency. Otherwise an appropriate
1701  * default value will be used.
1702  */
1703 static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s, int cutoff)
1704 {
1705     int ch, bw_code;
1706
1707     if (cutoff) {
1708         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
1709         int fbw_coeffs;
1710         cutoff         = av_clip(cutoff, 1, s->sample_rate >> 1);
1711         fbw_coeffs     = cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
1712         bw_code        = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
1713     } else {
1714         /* use default bandwidth setting */
1715         /* XXX: should compute the bandwidth according to the frame
1716            size, so that we avoid annoying high frequency artifacts */
1717         bw_code = 50;
1718     }
1719
1720     /* set number of coefficients for each channel */
1721     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
1722         s->bandwidth_code[ch] = bw_code;
1723         s->nb_coefs[ch]       = bw_code * 3 + 73;
1724     }
1725     if (s->lfe_on)
1726         s->nb_coefs[s->lfe_channel] = 7; /* LFE channel always has 7 coefs */
1727 }
1728
1729
1730 static av_cold int allocate_buffers(AVCodecContext *avctx)
1731 {
1732     int blk, ch;
1733     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1734
1735     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->planar_samples, s->channels * sizeof(*s->planar_samples),
1736                      alloc_fail);
1737     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1738         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->planar_samples[ch],
1739                           (AC3_FRAME_SIZE+AC3_BLOCK_SIZE) * sizeof(**s->planar_samples),
1740                           alloc_fail);
1741     }
1742     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap_buffer,  AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1743                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->bap_buffer),  alloc_fail);
1744     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap1_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1745                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->bap1_buffer), alloc_fail);
1746     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mdct_coef_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1747                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->mdct_coef_buffer), alloc_fail);
1748     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1749                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->exp_buffer), alloc_fail);
1750     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->grouped_exp_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1751                      128 * sizeof(*s->grouped_exp_buffer), alloc_fail);
1752     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->psd_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1753                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->psd_buffer), alloc_fail);
1754     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->band_psd_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1755                      64 * sizeof(*s->band_psd_buffer), alloc_fail);
1756     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mask_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1757                      64 * sizeof(*s->mask_buffer), alloc_fail);
1758     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->qmant_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
1759                      AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->qmant_buffer), alloc_fail);
1760     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1761         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1762         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, block->bap, s->channels * sizeof(*block->bap),
1763                          alloc_fail);
1764         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mdct_coef, s->channels * sizeof(*block->mdct_coef),
1765                           alloc_fail);
1766         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->exp, s->channels * sizeof(*block->exp),
1767                           alloc_fail);
1768         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->grouped_exp, s->channels * sizeof(*block->grouped_exp),
1769                           alloc_fail);
1770         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->psd, s->channels * sizeof(*block->psd),
1771                           alloc_fail);
1772         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->band_psd, s->channels * sizeof(*block->band_psd),
1773                           alloc_fail);
1774         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mask, s->channels * sizeof(*block->mask),
1775                           alloc_fail);
1776         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->qmant, s->channels * sizeof(*block->qmant),
1777                           alloc_fail);
1778
1779         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1780             block->bap[ch]         = &s->bap_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
1781             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
1782             block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
1783             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * s->channels + ch)];
1784             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
1785             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * s->channels + ch)];
1786             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * s->channels + ch)];
1787             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
1788         }
1789     }
1790
1791     return 0;
1792 alloc_fail:
1793     return AVERROR(ENOMEM);
1794 }
1795
1796
1797 /**
1798  * Initialize the encoder.
1799  */
1800 static av_cold int ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1801 {
1802     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1803     int ret;
1804
1805     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
1806
1807     ac3_common_init();
1808
1809     ret = validate_options(avctx, s);
1810     if (ret)
1811         return ret;
1812
1813     s->bitstream_id   = 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
1814     s->bitstream_mode = 0; /* complete main audio service */
1815
1816     s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
1817     s->bits_written    = 0;
1818     s->samples_written = 0;
1819     s->frame_size      = s->frame_size_min;
1820
1821     set_bandwidth(s, avctx->cutoff);
1822
1823     exponent_init(s);
1824
1825     bit_alloc_init(s);
1826
1827     s->mdct.avctx = avctx;
1828     ret = mdct_init(&s->mdct, 9);
1829     if (ret)
1830         goto init_fail;
1831
1832     ret = allocate_buffers(avctx);
1833     if (ret)
1834         goto init_fail;
1835
1836     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
1837
1838     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
1839
1840     return 0;
1841 init_fail:
1842     ac3_encode_close(avctx);
1843     return ret;
1844 }
1845
1846
1847 #ifdef TEST
1848 /*************************************************************************/
1849 /* TEST */
1850
1851 #include "libavutil/lfg.h"
1852
1853 #define MDCT_NBITS 9
1854 #define MDCT_SAMPLES (1 << MDCT_NBITS)
1855 #define FN (MDCT_SAMPLES/4)
1856
1857
1858 static void fft_test(AC3MDCTContext *mdct, AVLFG *lfg)
1859 {
1860     IComplex in[FN], in1[FN];
1861     int k, n, i;
1862     float sum_re, sum_im, a;
1863
1864     for (i = 0; i < FN; i++) {
1865         in[i].re = av_lfg_get(lfg) % 65535 - 32767;
1866         in[i].im = av_lfg_get(lfg) % 65535 - 32767;
1867         in1[i]   = in[i];
1868     }
1869     fft(mdct, in, 7);
1870
1871     /* do it by hand */
1872     for (k = 0; k < FN; k++) {
1873         sum_re = 0;
1874         sum_im = 0;
1875         for (n = 0; n < FN; n++) {
1876             a = -2 * M_PI * (n * k) / FN;
1877             sum_re += in1[n].re * cos(a) - in1[n].im * sin(a);
1878             sum_im += in1[n].re * sin(a) + in1[n].im * cos(a);
1879         }
1880         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%3d: %6d,%6d %6.0f,%6.0f\n",
1881                k, in[k].re, in[k].im, sum_re / FN, sum_im / FN);
1882     }
1883 }
1884
1885
1886 static void mdct_test(AC3MDCTContext *mdct, AVLFG *lfg)
1887 {
1888     int16_t input[MDCT_SAMPLES];
1889     int32_t output[AC3_MAX_COEFS];
1890     float input1[MDCT_SAMPLES];
1891     float output1[AC3_MAX_COEFS];
1892     float s, a, err, e, emax;
1893     int i, k, n;
1894
1895     for (i = 0; i < MDCT_SAMPLES; i++) {
1896         input[i]  = (av_lfg_get(lfg) % 65535 - 32767) * 9 / 10;
1897         input1[i] = input[i];
1898     }
1899
1900     mdct512(mdct, output, input);
1901
1902     /* do it by hand */
1903     for (k = 0; k < AC3_MAX_COEFS; k++) {
1904         s = 0;
1905         for (n = 0; n < MDCT_SAMPLES; n++) {
1906             a = (2*M_PI*(2*n+1+MDCT_SAMPLES/2)*(2*k+1) / (4 * MDCT_SAMPLES));
1907             s += input1[n] * cos(a);
1908         }
1909         output1[k] = -2 * s / MDCT_SAMPLES;
1910     }
1911
1912     err  = 0;
1913     emax = 0;
1914     for (i = 0; i < AC3_MAX_COEFS; i++) {
1915         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%3d: %7d %7.0f\n", i, output[i], output1[i]);
1916         e = output[i] - output1[i];
1917         if (e > emax)
1918             emax = e;
1919         err += e * e;
1920     }
1921     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "err2=%f emax=%f\n", err / AC3_MAX_COEFS, emax);
1922 }
1923
1924
1925 int main(void)
1926 {
1927     AVLFG lfg;
1928     AC3MDCTContext mdct;
1929
1930     mdct.avctx = NULL;
1931     av_log_set_level(AV_LOG_DEBUG);
1932     mdct_init(&mdct, 9);
1933
1934     fft_test(&mdct, &lfg);
1935     mdct_test(&mdct, &lfg);
1936
1937     return 0;
1938 }
1939 #endif /* TEST */
1940
1941
1942 AVCodec ac3_encoder = {
1943     "ac3",
1944     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1945     CODEC_ID_AC3,
1946     sizeof(AC3EncodeContext),
1947     ac3_encode_init,
1948     ac3_encode_frame,
1949     ac3_encode_close,
1950     NULL,
1951     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
1952     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("ATSC A/52A (AC-3)"),
1953     .channel_layouts = (const int64_t[]){
1954         AV_CH_LAYOUT_MONO,
1955         AV_CH_LAYOUT_STEREO,
1956         AV_CH_LAYOUT_2_1,
1957         AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
1958         AV_CH_LAYOUT_2_2,
1959         AV_CH_LAYOUT_QUAD,
1960         AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
1961         AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
1962         AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
1963        (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1964        (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1965        (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1966        (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1967        (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1968        (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1969        (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1970         AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
1971         AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
1972         0 },
1973 };