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 Libav.
   8  *
   9  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 ASSERT_LEVEL 2
  30
  31 #include <stdint.h>
  32
  33 #include "libavutil/audioconvert.h"
  34 #include "libavutil/avassert.h"
  35 #include "libavutil/avstring.h"
  36 #include "libavutil/crc.h"
  37 #include "libavutil/opt.h"
  38 #include "avcodec.h"
  39 #include "put_bits.h"
  40 #include "dsputil.h"
  41 #include "ac3dsp.h"
  42 #include "ac3.h"
  43 #include "audioconvert.h"
  44 #include "fft.h"
  45 #include "ac3enc.h"
  46 #include "eac3enc.h"
  47
  48 typedef struct AC3Mant {
  49     int16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
  50     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
  51 } AC3Mant;
  52
  53 #define CMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
  54 static const float cmixlev_options[CMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  55     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB
  56 };
  57
  58 #define SURMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
  59 static const float surmixlev_options[SURMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  60     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
  61 };
  62
  63 #define EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS 8
  64 static const float extmixlev_options[EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  65     LEVEL_PLUS_3DB,  LEVEL_PLUS_1POINT5DB,  LEVEL_ONE,       LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
  66     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
  67 };
  68
  69
  70 /**
  71  * LUT for number of exponent groups.
  72  * exponent_group_tab[coupling][exponent strategy-1][number of coefficients]
  73  */
  74 static uint8_t exponent_group_tab[2][3][256];
  75
  76
  77 /**
  78  * List of supported channel layouts.
  79  */
  80 const uint64_t ff_ac3_channel_layouts[19] = {
  81      AV_CH_LAYOUT_MONO,
  82      AV_CH_LAYOUT_STEREO,
  83      AV_CH_LAYOUT_2_1,
  84      AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
  85      AV_CH_LAYOUT_2_2,
  86      AV_CH_LAYOUT_QUAD,
  87      AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
  88      AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
  89      AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
  90     (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  91     (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  92     (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  93     (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  94     (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  95     (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  96     (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  97      AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
  98      AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
  99      0
 100 };
 101
 102
 103 /**
 104  * LUT to select the bandwidth code based on the bit rate, sample rate, and
 105  * number of full-bandwidth channels.
 106  * bandwidth_tab[fbw_channels-1][sample rate code][bit rate code]
 107  */
 108 static const uint8_t ac3_bandwidth_tab[5][3][19] = {
 109 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
 110
 111     { {  0,  0,  0, 12, 16, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 112       {  0,  0,  0, 16, 20, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 113       {  0,  0,  0, 32, 40, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 114
 115     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 116       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 24, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 117       {  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 44, 52, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 118
 119     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 24, 32, 40, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 120       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 20, 28, 36, 44, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 121       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 40, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 122
 123     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 124       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 125       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 32, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 126
 127     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  8, 20, 32, 40, 48, 48, 48, 48 },
 128       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 36, 44, 56, 56, 56, 56 },
 129       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 28, 44, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } }
 130 };
 131
 132
 133 /**
 134  * LUT to select the coupling start band based on the bit rate, sample rate, and
 135  * number of full-bandwidth channels. -1 = coupling off
 136  * ac3_coupling_start_tab[channel_mode-2][sample rate code][bit rate code]
 137  *
 138  * TODO: more testing for optimal parameters.
 139  *       multi-channel tests at 44.1kHz and 32kHz.
 140  */
 141 static const int8_t ac3_coupling_start_tab[6][3][19] = {
 142 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
 143
 144     // 2/0
 145     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  1,  7,  8, 11, 12, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
 146       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  3,  5,  7, 10, 12, 13, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
 147       {  0,  0,  0,  0,  1,  2,  2,  9, 13, 15, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 148
 149     // 3/0
 150     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 151       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 152       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 153
 154     // 2/1 - untested
 155     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 156       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 157       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 158
 159     // 3/1
 160     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 161       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 162       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 163
 164     // 2/2 - untested
 165     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 166       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 167       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 168
 169     // 3/2
 170     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
 171       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
 172       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 173 };
 174
 175
 176 /**
 177  * Adjust the frame size to make the average bit rate match the target bit rate.
 178  * This is only needed for 11025, 22050, and 44100 sample rates or any E-AC-3.
 179  *
 180  * @param s  AC-3 encoder private context
 181  */
 182 void ff_ac3_adjust_frame_size(AC3EncodeContext *s)
 183 {
 184     while (s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
 185         s->bits_written    -= s->bit_rate;
 186         s->samples_written -= s->sample_rate;
 187     }
 188     s->frame_size = s->frame_size_min +
 189                     2 * (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
 190     s->bits_written    += s->frame_size * 8;
 191     s->samples_written += AC3_BLOCK_SIZE * s->num_blocks;
 192 }
 193
 194
 195 /**
 196  * Set the initial coupling strategy parameters prior to coupling analysis.
 197  *
 198  * @param s  AC-3 encoder private context
 199  */
 200 void ff_ac3_compute_coupling_strategy(AC3EncodeContext *s)
 201 {
 202     int blk, ch;
 203     int got_cpl_snr;
 204     int num_cpl_blocks;
 205
 206     /* set coupling use flags for each block/channel */
 207     /* TODO: turn coupling on/off and adjust start band based on bit usage */
 208     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 209         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 210         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 211             block->channel_in_cpl[ch] = s->cpl_on;
 212     }
 213
 214     /* enable coupling for each block if at least 2 channels have coupling
 215        enabled for that block */
 216     got_cpl_snr = 0;
 217     num_cpl_blocks = 0;
 218     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 219         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 220         block->num_cpl_channels = 0;
 221         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 222             block->num_cpl_channels += block->channel_in_cpl[ch];
 223         block->cpl_in_use = block->num_cpl_channels > 1;
 224         num_cpl_blocks += block->cpl_in_use;
 225         if (!block->cpl_in_use) {
 226             block->num_cpl_channels = 0;
 227             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 228                 block->channel_in_cpl[ch] = 0;
 229         }
 230
 231         block->new_cpl_strategy = !blk;
 232         if (blk) {
 233             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 234                 if (block->channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
 235                     block->new_cpl_strategy = 1;
 236                     break;
 237                 }
 238             }
 239         }
 240         block->new_cpl_leak = block->new_cpl_strategy;
 241
 242         if (!blk || (block->cpl_in_use && !got_cpl_snr)) {
 243             block->new_snr_offsets = 1;
 244             if (block->cpl_in_use)
 245                 got_cpl_snr = 1;
 246         } else {
 247             block->new_snr_offsets = 0;
 248         }
 249     }
 250     if (!num_cpl_blocks)
 251         s->cpl_on = 0;
 252
 253     /* set bandwidth for each channel */
 254     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 255         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 256         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 257             if (block->channel_in_cpl[ch])
 258                 block->end_freq[ch] = s->start_freq[CPL_CH];
 259             else
 260                 block->end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
 261         }
 262     }
 263 }
 264
 265
 266 /**
 267  * Apply stereo rematrixing to coefficients based on rematrixing flags.
 268  *
 269  * @param s  AC-3 encoder private context
 270  */
 271 void ff_ac3_apply_rematrixing(AC3EncodeContext *s)
 272 {
 273     int nb_coefs;
 274     int blk, bnd, i;
 275     int start, end;
 276     uint8_t *flags;
 277
 278     if (!s->rematrixing_enabled)
 279         return;
 280
 281     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 282         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 283         if (block->new_rematrixing_strategy)
 284             flags = block->rematrixing_flags;
 285         nb_coefs = FFMIN(block->end_freq[1], block->end_freq[2]);
 286         for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++) {
 287             if (flags[bnd]) {
 288                 start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
 289                 end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
 290                 for (i = start; i < end; i++) {
 291                     int32_t lt = block->fixed_coef[1][i];
 292                     int32_t rt = block->fixed_coef[2][i];
 293                     block->fixed_coef[1][i] = (lt + rt) >> 1;
 294                     block->fixed_coef[2][i] = (lt - rt) >> 1;
 295                 }
 296             }
 297         }
 298     }
 299 }
 300
 301
 302 /*
 303  * Initialize exponent tables.
 304  */
 305 static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
 306 {
 307     int expstr, i, grpsize;
 308
 309     for (expstr = EXP_D15-1; expstr <= EXP_D45-1; expstr++) {
 310         grpsize = 3 << expstr;
 311         for (i = 12; i < 256; i++) {
 312             exponent_group_tab[0][expstr][i] = (i + grpsize - 4) / grpsize;
 313             exponent_group_tab[1][expstr][i] = (i              ) / grpsize;
 314         }
 315     }
 316     /* LFE */
 317     exponent_group_tab[0][0][7] = 2;
 318
 319     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
 320         ff_eac3_exponent_init();
 321 }
 322
 323
 324 /*
 325  * Extract exponents from the MDCT coefficients.
 326  */
 327 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
 328 {
 329     int ch        = !s->cpl_on;
 330     int chan_size = AC3_MAX_COEFS * s->num_blocks * (s->channels - ch + 1);
 331     AC3Block *block = &s->blocks[0];
 332
 333     s->ac3dsp.extract_exponents(block->exp[ch], block->fixed_coef[ch], chan_size);
 334 }
 335
 336
 337 /**
 338  * Exponent Difference Threshold.
 339  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
 340  */
 341 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 500
 342
 343 /**
 344  * Table used to select exponent strategy based on exponent reuse block interval.
 345  */
 346 static const uint8_t exp_strategy_reuse_tab[4][6] = {
 347     { EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 348     { EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 349     { EXP_D25, EXP_D25, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 350     { EXP_D45, EXP_D25, EXP_D25, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 }
 351 };
 352
 353 /*
 354  * Calculate exponent strategies for all channels.
 355  * Array arrangement is reversed to simplify the per-channel calculation.
 356  */
 357 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
 358 {
 359     int ch, blk, blk1;
 360
 361     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 362         uint8_t *exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
 363         uint8_t *exp          = s->blocks[0].exp[ch];
 364         int exp_diff;
 365
 366         /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
 367            reused in the next frame */
 368         exp_strategy[0] = EXP_NEW;
 369         exp += AC3_MAX_COEFS;
 370         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++, exp += AC3_MAX_COEFS) {
 371             if (ch == CPL_CH) {
 372                 if (!s->blocks[blk-1].cpl_in_use) {
 373                     exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 374                     continue;
 375                 } else if (!s->blocks[blk].cpl_in_use) {
 376                     exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 377                     continue;
 378                 }
 379             } else if (s->blocks[blk].channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
 380                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 381                 continue;
 382             }
 383             exp_diff = s->dsp.sad[0](NULL, exp, exp - AC3_MAX_COEFS, 16, 16);
 384             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 385             if (ch == CPL_CH && exp_diff > (EXP_DIFF_THRESHOLD * (s->blocks[blk].end_freq[ch] - s->start_freq[ch]) / AC3_MAX_COEFS))
 386                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 387             else if (ch > CPL_CH && exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
 388                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 389         }
 390
 391         /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
 392            recoded, we use a coarse encoding */
 393         blk = 0;
 394         while (blk < s->num_blocks) {
 395             blk1 = blk + 1;
 396             while (blk1 < s->num_blocks && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
 397                 blk1++;
 398             exp_strategy[blk] = exp_strategy_reuse_tab[s->num_blks_code][blk1-blk-1];
 399             blk = blk1;
 400         }
 401     }
 402     if (s->lfe_on) {
 403         ch = s->lfe_channel;
 404         s->exp_strategy[ch][0] = EXP_D15;
 405         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++)
 406             s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
 407     }
 408
 409     /* for E-AC-3, determine frame exponent strategy */
 410     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
 411         ff_eac3_get_frame_exp_strategy(s);
 412 }
 413
 414
 415 /**
 416  * Update the exponents so that they are the ones the decoder will decode.
 417  *
 418  * @param[in,out] exp   array of exponents for 1 block in 1 channel
 419  * @param nb_exps       number of exponents in active bandwidth
 420  * @param exp_strategy  exponent strategy for the block
 421  * @param cpl           indicates if the block is in the coupling channel
 422  */
 423 static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp, int nb_exps, int exp_strategy,
 424                                     int cpl)
 425 {
 426     int nb_groups, i, k;
 427
 428     nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_exps] * 3;
 429
 430     /* for each group, compute the minimum exponent */
 431     switch(exp_strategy) {
 432     case EXP_D25:
 433         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
 434             uint8_t exp_min = exp[k];
 435             if (exp[k+1] < exp_min)
 436                 exp_min = exp[k+1];
 437             exp[i-cpl] = exp_min;
 438             k += 2;
 439         }
 440         break;
 441     case EXP_D45:
 442         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
 443             uint8_t exp_min = exp[k];
 444             if (exp[k+1] < exp_min)
 445                 exp_min = exp[k+1];
 446             if (exp[k+2] < exp_min)
 447                 exp_min = exp[k+2];
 448             if (exp[k+3] < exp_min)
 449                 exp_min = exp[k+3];
 450             exp[i-cpl] = exp_min;
 451             k += 4;
 452         }
 453         break;
 454     }
 455
 456     /* constraint for DC exponent */
 457     if (!cpl && exp[0] > 15)
 458         exp[0] = 15;
 459
 460     /* decrease the delta between each groups to within 2 so that they can be
 461        differentially encoded */
 462     for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
 463         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i-1] + 2);
 464     i--;
 465     while (--i >= 0)
 466         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i+1] + 2);
 467
 468     if (cpl)
 469         exp[-1] = exp[0] & ~1;
 470
 471     /* now we have the exponent values the decoder will see */
 472     switch (exp_strategy) {
 473     case EXP_D25:
 474         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 2)-cpl; i > 0; i--) {
 475             uint8_t exp1 = exp[i-cpl];
 476             exp[k--] = exp1;
 477             exp[k--] = exp1;
 478         }
 479         break;
 480     case EXP_D45:
 481         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 4)-cpl; i > 0; i--) {
 482             exp[k] = exp[k-1] = exp[k-2] = exp[k-3] = exp[i-cpl];
 483             k -= 4;
 484         }
 485         break;
 486     }
 487 }
 488
 489
 490 /*
 491  * Encode exponents from original extracted form to what the decoder will see.
 492  * This copies and groups exponents based on exponent strategy and reduces
 493  * deltas between adjacent exponent groups so that they can be differentially
 494  * encoded.
 495  */
 496 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
 497 {
 498     int blk, blk1, ch, cpl;
 499     uint8_t *exp, *exp_strategy;
 500     int nb_coefs, num_reuse_blocks;
 501
 502     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++) {
 503         exp          = s->blocks[0].exp[ch] + s->start_freq[ch];
 504         exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
 505
 506         cpl = (ch == CPL_CH);
 507         blk = 0;
 508         while (blk < s->num_blocks) {
 509             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 510             if (cpl && !block->cpl_in_use) {
 511                 exp += AC3_MAX_COEFS;
 512                 blk++;
 513                 continue;
 514             }
 515             nb_coefs = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
 516             blk1 = blk + 1;
 517
 518             /* count the number of EXP_REUSE blocks after the current block
 519                and set exponent reference block numbers */
 520             s->exp_ref_block[ch][blk] = blk;
 521             while (blk1 < s->num_blocks && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE) {
 522                 s->exp_ref_block[ch][blk1] = blk;
 523                 blk1++;
 524             }
 525             num_reuse_blocks = blk1 - blk - 1;
 526
 527             /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
 528             s->ac3dsp.ac3_exponent_min(exp-s->start_freq[ch], num_reuse_blocks,
 529                                        AC3_MAX_COEFS);
 530
 531             encode_exponents_blk_ch(exp, nb_coefs, exp_strategy[blk], cpl);
 532
 533             exp += AC3_MAX_COEFS * (num_reuse_blocks + 1);
 534             blk = blk1;
 535         }
 536     }
 537
 538     /* reference block numbers have been changed, so reset ref_bap_set */
 539     s->ref_bap_set = 0;
 540 }
 541
 542
 543 /*
 544  * Count exponent bits based on bandwidth, coupling, and exponent strategies.
 545  */
 546 static int count_exponent_bits(AC3EncodeContext *s)
 547 {
 548     int blk, ch;
 549     int nb_groups, bit_count;
 550
 551     bit_count = 0;
 552     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 553         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 554         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 555             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
 556             int cpl          = (ch == CPL_CH);
 557             int nb_coefs     = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
 558
 559             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
 560                 continue;
 561
 562             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_coefs];
 563             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
 564         }
 565     }
 566
 567     return bit_count;
 568 }
 569
 570
 571 /**
 572  * Group exponents.
 573  * 3 delta-encoded exponents are in each 7-bit group. The number of groups
 574  * varies depending on exponent strategy and bandwidth.
 575  *
 576  * @param s  AC-3 encoder private context
 577  */
 578 void ff_ac3_group_exponents(AC3EncodeContext *s)
 579 {
 580     int blk, ch, i, cpl;
 581     int group_size, nb_groups;
 582     uint8_t *p;
 583     int delta0, delta1, delta2;
 584     int exp0, exp1;
 585
 586     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 587         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 588         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 589             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
 590             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
 591                 continue;
 592             cpl = (ch == CPL_CH);
 593             group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
 594             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
 595             p = block->exp[ch] + s->start_freq[ch] - cpl;
 596
 597             /* DC exponent */
 598             exp1 = *p++;
 599             block->grouped_exp[ch][0] = exp1;
 600
 601             /* remaining exponents are delta encoded */
 602             for (i = 1; i <= nb_groups; i++) {
 603                 /* merge three delta in one code */
 604                 exp0   = exp1;
 605                 exp1   = p[0];
 606                 p     += group_size;
 607                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
 608                 av_assert2(delta0 >= 0 && delta0 <= 4);
 609
 610                 exp0   = exp1;
 611                 exp1   = p[0];
 612                 p     += group_size;
 613                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
 614                 av_assert2(delta1 >= 0 && delta1 <= 4);
 615
 616                 exp0   = exp1;
 617                 exp1   = p[0];
 618                 p     += group_size;
 619                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
 620                 av_assert2(delta2 >= 0 && delta2 <= 4);
 621
 622                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
 623             }
 624         }
 625     }
 626 }
 627
 628
 629 /**
 630  * Calculate final exponents from the supplied MDCT coefficients and exponent shift.
 631  * Extract exponents from MDCT coefficients, calculate exponent strategies,
 632  * and encode final exponents.
 633  *
 634  * @param s  AC-3 encoder private context
 635  */
 636 void ff_ac3_process_exponents(AC3EncodeContext *s)
 637 {
 638     extract_exponents(s);
 639
 640     compute_exp_strategy(s);
 641
 642     encode_exponents(s);
 643
 644     emms_c();
 645 }
 646
 647
 648 /*
 649  * Count frame bits that are based solely on fixed parameters.
 650  * This only has to be run once when the encoder is initialized.
 651  */
 652 static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
 653 {
 654     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
 655     int blk;
 656     int frame_bits;
 657
 658     /* assumptions:
 659      *   no dynamic range codes
 660      *   bit allocation parameters do not change between blocks
 661      *   no delta bit allocation
 662      *   no skipped data
 663      *   no auxilliary data
 664      *   no E-AC-3 metadata
 665      */
 666
 667     /* header */
 668     frame_bits = 16; /* sync info */
 669     if (s->eac3) {
 670         /* bitstream info header */
 671         frame_bits += 35;
 672         frame_bits += 1 + 1;
 673         if (s->num_blocks != 0x6)
 674             frame_bits++;
 675         frame_bits++;
 676         /* audio frame header */
 677         if (s->num_blocks == 6)
 678             frame_bits += 2;
 679         frame_bits += 10;
 680         /* exponent strategy */
 681         if (s->use_frame_exp_strategy)
 682             frame_bits += 5 * s->fbw_channels;
 683         else
 684             frame_bits += s->num_blocks * 2 * s->fbw_channels;
 685         if (s->lfe_on)
 686             frame_bits += s->num_blocks;
 687         /* converter exponent strategy */
 688         if (s->num_blks_code != 0x3)
 689             frame_bits++;
 690         else
 691             frame_bits += s->fbw_channels * 5;
 692         /* snr offsets */
 693         frame_bits += 10;
 694         /* block start info */
 695         if (s->num_blocks != 1)
 696             frame_bits++;
 697     } else {
 698         frame_bits += 49;
 699         frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
 700     }
 701
 702     /* audio blocks */
 703     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 704         if (!s->eac3) {
 705             /* block switch flags */
 706             frame_bits += s->fbw_channels;
 707
 708             /* dither flags */
 709             frame_bits += s->fbw_channels;
 710         }
 711
 712         /* dynamic range */
 713         frame_bits++;
 714
 715         /* spectral extension */
 716         if (s->eac3)
 717             frame_bits++;
 718
 719         if (!s->eac3) {
 720             /* exponent strategy */
 721             frame_bits += 2 * s->fbw_channels;
 722             if (s->lfe_on)
 723                 frame_bits++;
 724
 725             /* bit allocation params */
 726             frame_bits++;
 727             if (!blk)
 728                 frame_bits += 2 + 2 + 2 + 2 + 3;
 729         }
 730
 731         /* converter snr offset */
 732         if (s->eac3)
 733             frame_bits++;
 734
 735         if (!s->eac3) {
 736             /* delta bit allocation */
 737             frame_bits++;
 738
 739             /* skipped data */
 740             frame_bits++;
 741         }
 742     }
 743
 744     /* auxiliary data */
 745     frame_bits++;
 746
 747     /* CRC */
 748     frame_bits += 1 + 16;
 749
 750     s->frame_bits_fixed = frame_bits;
 751 }
 752
 753
 754 /*
 755  * Initialize bit allocation.
 756  * Set default parameter codes and calculate parameter values.
 757  */
 758 static void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
 759 {
 760     int ch;
 761
 762     /* init default parameters */
 763     s->slow_decay_code = 2;
 764     s->fast_decay_code = 1;
 765     s->slow_gain_code  = 1;
 766     s->db_per_bit_code = s->eac3 ? 2 : 3;
 767     s->floor_code      = 7;
 768     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++)
 769         s->fast_gain_code[ch] = 4;
 770
 771     /* initial snr offset */
 772     s->coarse_snr_offset = 40;
 773
 774     /* compute real values */
 775     /* currently none of these values change during encoding, so we can just
 776        set them once at initialization */
 777     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 778     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 779     s->bit_alloc.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
 780     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
 781     s->bit_alloc.floor      = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
 782     s->bit_alloc.cpl_fast_leak = 0;
 783     s->bit_alloc.cpl_slow_leak = 0;
 784
 785     count_frame_bits_fixed(s);
 786 }
 787
 788
 789 /*
 790  * Count the bits used to encode the frame, minus exponents and mantissas.
 791  * Bits based on fixed parameters have already been counted, so now we just
 792  * have to add the bits based on parameters that change during encoding.
 793  */
 794 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
 795 {
 796     AC3EncOptions *opt = &s->options;
 797     int blk, ch;
 798     int frame_bits = 0;
 799
 800     /* header */
 801     if (s->eac3) {
 802         if (opt->eac3_mixing_metadata) {
 803             if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_STEREO)
 804                 frame_bits += 2;
 805             if (s->has_center)
 806                 frame_bits += 6;
 807             if (s->has_surround)
 808                 frame_bits += 6;
 809             frame_bits += s->lfe_on;
 810             frame_bits += 1 + 1 + 2;
 811             if (s->channel_mode < AC3_CHMODE_STEREO)
 812                 frame_bits++;
 813             frame_bits++;
 814         }
 815         if (opt->eac3_info_metadata) {
 816             frame_bits += 3 + 1 + 1;
 817             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 818                 frame_bits += 2 + 2;
 819             if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R)
 820                 frame_bits += 2;
 821             frame_bits++;
 822             if (opt->audio_production_info)
 823                 frame_bits += 5 + 2 + 1;
 824             frame_bits++;
 825         }
 826         /* coupling */
 827         if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
 828             frame_bits++;
 829             for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++) {
 830                 AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 831                 frame_bits++;
 832                 if (block->new_cpl_strategy)
 833                     frame_bits++;
 834             }
 835         }
 836         /* coupling exponent strategy */
 837         if (s->cpl_on) {
 838             if (s->use_frame_exp_strategy) {
 839                 frame_bits += 5 * s->cpl_on;
 840             } else {
 841                 for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
 842                     frame_bits += 2 * s->blocks[blk].cpl_in_use;
 843             }
 844         }
 845     } else {
 846         if (opt->audio_production_info)
 847             frame_bits += 7;
 848         if (s->bitstream_id == 6) {
 849             if (opt->extended_bsi_1)
 850                 frame_bits += 14;
 851             if (opt->extended_bsi_2)
 852                 frame_bits += 14;
 853         }
 854     }
 855
 856     /* audio blocks */
 857     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 858         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 859
 860         /* coupling strategy */
 861         if (!s->eac3)
 862             frame_bits++;
 863         if (block->new_cpl_strategy) {
 864             if (!s->eac3)
 865                 frame_bits++;
 866             if (block->cpl_in_use) {
 867                 if (s->eac3)
 868                     frame_bits++;
 869                 if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO)
 870                     frame_bits += s->fbw_channels;
 871                 if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 872                     frame_bits++;
 873                 frame_bits += 4 + 4;
 874                 if (s->eac3)
 875                     frame_bits++;
 876                 else
 877                     frame_bits += s->num_cpl_subbands - 1;
 878             }
 879         }
 880
 881         /* coupling coordinates */
 882         if (block->cpl_in_use) {
 883             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 884                 if (block->channel_in_cpl[ch]) {
 885                     if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords[ch] != 2)
 886                         frame_bits++;
 887                     if (block->new_cpl_coords[ch]) {
 888                         frame_bits += 2;
 889                         frame_bits += (4 + 4) * s->num_cpl_bands;
 890                     }
 891                 }
 892             }
 893         }
 894
 895         /* stereo rematrixing */
 896         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
 897             if (!s->eac3 || blk > 0)
 898                 frame_bits++;
 899             if (s->blocks[blk].new_rematrixing_strategy)
 900                 frame_bits += block->num_rematrixing_bands;
 901         }
 902
 903         /* bandwidth codes & gain range */
 904         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 905             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
 906                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
 907                     frame_bits += 6;
 908                 frame_bits += 2;
 909             }
 910         }
 911
 912         /* coupling exponent strategy */
 913         if (!s->eac3 && block->cpl_in_use)
 914             frame_bits += 2;
 915
 916         /* snr offsets and fast gain codes */
 917         if (!s->eac3) {
 918             frame_bits++;
 919             if (block->new_snr_offsets)
 920                 frame_bits += 6 + (s->channels + block->cpl_in_use) * (4 + 3);
 921         }
 922
 923         /* coupling leak info */
 924         if (block->cpl_in_use) {
 925             if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
 926                 frame_bits++;
 927             if (block->new_cpl_leak)
 928                 frame_bits += 3 + 3;
 929         }
 930     }
 931
 932     s->frame_bits = s->frame_bits_fixed + frame_bits;
 933 }
 934
 935
 936 /*
 937  * Calculate masking curve based on the final exponents.
 938  * Also calculate the power spectral densities to use in future calculations.
 939  */
 940 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
 941 {
 942     int blk, ch;
 943
 944     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 945         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 946         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 947             /* We only need psd and mask for calculating bap.
 948                Since we currently do not calculate bap when exponent
 949                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
 950             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
 951                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], s->start_freq[ch],
 952                                           block->end_freq[ch], block->psd[ch],
 953                                           block->band_psd[ch]);
 954                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, block->band_psd[ch],
 955                                            s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
 956                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
 957                                            ch == s->lfe_channel,
 958                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
 959                                            block->mask[ch]);
 960             }
 961         }
 962     }
 963 }
 964
 965
 966 /*
 967  * Ensure that bap for each block and channel point to the current bap_buffer.
 968  * They may have been switched during the bit allocation search.
 969  */
 970 static void reset_block_bap(AC3EncodeContext *s)
 971 {
 972     int blk, ch;
 973     uint8_t *ref_bap;
 974
 975     if (s->ref_bap[0][0] == s->bap_buffer && s->ref_bap_set)
 976         return;
 977
 978     ref_bap = s->bap_buffer;
 979     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++) {
 980         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
 981             s->ref_bap[ch][blk] = ref_bap + AC3_MAX_COEFS * s->exp_ref_block[ch][blk];
 982         ref_bap += AC3_MAX_COEFS * s->num_blocks;
 983     }
 984     s->ref_bap_set = 1;
 985 }
 986
 987
 988 /**
 989  * Initialize mantissa counts.
 990  * These are set so that they are padded to the next whole group size when bits
 991  * are counted in compute_mantissa_size.
 992  *
 993  * @param[in,out] mant_cnt  running counts for each bap value for each block
 994  */
 995 static void count_mantissa_bits_init(uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16])
 996 {
 997     int blk;
 998
 999     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1000         memset(mant_cnt[blk], 0, sizeof(mant_cnt[blk]));
1001         mant_cnt[blk][1] = mant_cnt[blk][2] = 2;
1002         mant_cnt[blk][4] = 1;
1003     }
1004 }
1005
1006
1007 /**
1008  * Update mantissa bit counts for all blocks in 1 channel in a given bandwidth
1009  * range.
1010  *
1011  * @param s                 AC-3 encoder private context
1012  * @param ch                channel index
1013  * @param[in,out] mant_cnt  running counts for each bap value for each block
1014  * @param start             starting coefficient bin
1015  * @param end               ending coefficient bin
1016  */
1017 static void count_mantissa_bits_update_ch(AC3EncodeContext *s, int ch,
1018                                           uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16],
1019                                           int start, int end)
1020 {
1021     int blk;
1022
1023     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1024         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1025         if (ch == CPL_CH && !block->cpl_in_use)
1026             continue;
1027         s->ac3dsp.update_bap_counts(mant_cnt[blk],
1028                                     s->ref_bap[ch][blk] + start,
1029                                     FFMIN(end, block->end_freq[ch]) - start);
1030     }
1031 }
1032
1033
1034 /*
1035  * Count the number of mantissa bits in the frame based on the bap values.
1036  */
1037 static int count_mantissa_bits(AC3EncodeContext *s)
1038 {
1039     int ch, max_end_freq;
1040     LOCAL_ALIGNED_16(uint16_t, mant_cnt, [AC3_MAX_BLOCKS], [16]);
1041
1042     count_mantissa_bits_init(mant_cnt);
1043
1044     max_end_freq = s->bandwidth_code * 3 + 73;
1045     for (ch = !s->cpl_enabled; ch <= s->channels; ch++)
1046         count_mantissa_bits_update_ch(s, ch, mant_cnt, s->start_freq[ch],
1047                                       max_end_freq);
1048
1049     return s->ac3dsp.compute_mantissa_size(mant_cnt);
1050 }
1051
1052
1053 /**
1054  * Run the bit allocation with a given SNR offset.
1055  * This calculates the bit allocation pointers that will be used to determine
1056  * the quantization of each mantissa.
1057  *
1058  * @param s           AC-3 encoder private context
1059  * @param snr_offset  SNR offset, 0 to 1023
1060  * @return the number of bits needed for mantissas if the given SNR offset is
1061  *         is used.
1062  */
1063 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
1064 {
1065     int blk, ch;
1066
1067     snr_offset = (snr_offset - 240) << 2;
1068
1069     reset_block_bap(s);
1070     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1071         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1072
1073         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1074             /* Currently the only bit allocation parameters which vary across
1075                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
1076                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
1077                whenever we reuse exponents. */
1078             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1079                 s->ac3dsp.bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch],
1080                                              s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
1081                                              snr_offset, s->bit_alloc.floor,
1082                                              ff_ac3_bap_tab, s->ref_bap[ch][blk]);
1083             }
1084         }
1085     }
1086     return count_mantissa_bits(s);
1087 }
1088
1089
1090 /*
1091  * Constant bitrate bit allocation search.
1092  * Find the largest SNR offset that will allow data to fit in the frame.
1093  */
1094 static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1095 {
1096     int ch;
1097     int bits_left;
1098     int snr_offset, snr_incr;
1099
1100     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
1101     if (bits_left < 0)
1102         return AVERROR(EINVAL);
1103
1104     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
1105
1106     /* if previous frame SNR offset was 1023, check if current frame can also
1107        use SNR offset of 1023. if so, skip the search. */
1108     if ((snr_offset | s->fine_snr_offset[1]) == 1023) {
1109         if (bit_alloc(s, 1023) <= bits_left)
1110             return 0;
1111     }
1112
1113     while (snr_offset >= 0 &&
1114            bit_alloc(s, snr_offset) > bits_left) {
1115         snr_offset -= 64;
1116     }
1117     if (snr_offset < 0)
1118         return AVERROR(EINVAL);
1119
1120     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1121     for (snr_incr = 64; snr_incr > 0; snr_incr >>= 2) {
1122         while (snr_offset + snr_incr <= 1023 &&
1123                bit_alloc(s, snr_offset + snr_incr) <= bits_left) {
1124             snr_offset += snr_incr;
1125             FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1126         }
1127     }
1128     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1129     reset_block_bap(s);
1130
1131     s->coarse_snr_offset = snr_offset >> 4;
1132     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++)
1133         s->fine_snr_offset[ch] = snr_offset & 0xF;
1134
1135     return 0;
1136 }
1137
1138
1139 /*
1140  * Perform bit allocation search.
1141  * Finds the SNR offset value that maximizes quality and fits in the specified
1142  * frame size.  Output is the SNR offset and a set of bit allocation pointers
1143  * used to quantize the mantissas.
1144  */
1145 int ff_ac3_compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1146 {
1147     count_frame_bits(s);
1148
1149     s->exponent_bits = count_exponent_bits(s);
1150
1151     bit_alloc_masking(s);
1152
1153     return cbr_bit_allocation(s);
1154 }
1155
1156
1157 /**
1158  * Symmetric quantization on 'levels' levels.
1159  *
1160  * @param c       unquantized coefficient
1161  * @param e       exponent
1162  * @param levels  number of quantization levels
1163  * @return        quantized coefficient
1164  */
1165 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
1166 {
1167     int v = (((levels * c) >> (24 - e)) + levels) >> 1;
1168     av_assert2(v >= 0 && v < levels);
1169     return v;
1170 }
1171
1172
1173 /**
1174  * Asymmetric quantization on 2^qbits levels.
1175  *
1176  * @param c      unquantized coefficient
1177  * @param e      exponent
1178  * @param qbits  number of quantization bits
1179  * @return       quantized coefficient
1180  */
1181 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
1182 {
1183     int m;
1184
1185     c = (((c << e) >> (24 - qbits)) + 1) >> 1;
1186     m = (1 << (qbits-1));
1187     if (c >= m)
1188         c = m - 1;
1189     av_assert2(c >= -m);
1190     return c;
1191 }
1192
1193
1194 /**
1195  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
1196  *
1197  * @param s           Mantissa count context
1198  * @param fixed_coef  unquantized fixed-point coefficients
1199  * @param exp         exponents
1200  * @param bap         bit allocation pointer indices
1201  * @param[out] qmant  quantized coefficients
1202  * @param start_freq  starting coefficient bin
1203  * @param end_freq    ending coefficient bin
1204  */
1205 static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3Mant *s, int32_t *fixed_coef,
1206                                       uint8_t *exp, uint8_t *bap,
1207                                       int16_t *qmant, int start_freq,
1208                                       int end_freq)
1209 {
1210     int i;
1211
1212     for (i = start_freq; i < end_freq; i++) {
1213         int v;
1214         int c = fixed_coef[i];
1215         int e = exp[i];
1216         int b = bap[i];
1217         switch (b) {
1218         case 0:
1219             v = 0;
1220             break;
1221         case 1:
1222             v = sym_quant(c, e, 3);
1223             switch (s->mant1_cnt) {
1224             case 0:
1225                 s->qmant1_ptr = &qmant[i];
1226                 v = 9 * v;
1227                 s->mant1_cnt = 1;
1228                 break;
1229             case 1:
1230                 *s->qmant1_ptr += 3 * v;
1231                 s->mant1_cnt = 2;
1232                 v = 128;
1233                 break;
1234             default:
1235                 *s->qmant1_ptr += v;
1236                 s->mant1_cnt = 0;
1237                 v = 128;
1238                 break;
1239             }
1240             break;
1241         case 2:
1242             v = sym_quant(c, e, 5);
1243             switch (s->mant2_cnt) {
1244             case 0:
1245                 s->qmant2_ptr = &qmant[i];
1246                 v = 25 * v;
1247                 s->mant2_cnt = 1;
1248                 break;
1249             case 1:
1250                 *s->qmant2_ptr += 5 * v;
1251                 s->mant2_cnt = 2;
1252                 v = 128;
1253                 break;
1254             default:
1255                 *s->qmant2_ptr += v;
1256                 s->mant2_cnt = 0;
1257                 v = 128;
1258                 break;
1259             }
1260             break;
1261         case 3:
1262             v = sym_quant(c, e, 7);
1263             break;
1264         case 4:
1265             v = sym_quant(c, e, 11);
1266             switch (s->mant4_cnt) {
1267             case 0:
1268                 s->qmant4_ptr = &qmant[i];
1269                 v = 11 * v;
1270                 s->mant4_cnt = 1;
1271                 break;
1272             default:
1273                 *s->qmant4_ptr += v;
1274                 s->mant4_cnt = 0;
1275                 v = 128;
1276                 break;
1277             }
1278             break;
1279         case 5:
1280             v = sym_quant(c, e, 15);
1281             break;
1282         case 14:
1283             v = asym_quant(c, e, 14);
1284             break;
1285         case 15:
1286             v = asym_quant(c, e, 16);
1287             break;
1288         default:
1289             v = asym_quant(c, e, b - 1);
1290             break;
1291         }
1292         qmant[i] = v;
1293     }
1294 }
1295
1296
1297 /**
1298  * Quantize mantissas using coefficients, exponents, and bit allocation pointers.
1299  *
1300  * @param s  AC-3 encoder private context
1301  */
1302 void ff_ac3_quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
1303 {
1304     int blk, ch, ch0=0, got_cpl;
1305
1306     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1307         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1308         AC3Mant m = { 0 };
1309
1310         got_cpl = !block->cpl_in_use;
1311         for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1312             if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1313                 ch0     = ch - 1;
1314                 ch      = CPL_CH;
1315                 got_cpl = 1;
1316             }
1317             quantize_mantissas_blk_ch(&m, block->fixed_coef[ch],
1318                                       s->blocks[s->exp_ref_block[ch][blk]].exp[ch],
1319                                       s->ref_bap[ch][blk], block->qmant[ch],
1320                                       s->start_freq[ch], block->end_freq[ch]);
1321             if (ch == CPL_CH)
1322                 ch = ch0;
1323         }
1324     }
1325 }
1326
1327
1328 /*
1329  * Write the AC-3 frame header to the output bitstream.
1330  */
1331 static void ac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1332 {
1333     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1334
1335     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
1336     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
1337     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
1338     put_bits(&s->pb, 6,  s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min) / 2);
1339     put_bits(&s->pb, 5,  s->bitstream_id);
1340     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
1341     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
1342     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
1343         put_bits(&s->pb, 2, s->center_mix_level);
1344     if (s->channel_mode & 0x04)
1345         put_bits(&s->pb, 2, s->surround_mix_level);
1346     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1347         put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_mode);
1348     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
1349     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);
1350     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
1351     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
1352     put_bits(&s->pb, 1, opt->audio_production_info);
1353     if (opt->audio_production_info) {
1354         put_bits(&s->pb, 5, opt->mixing_level - 80);
1355         put_bits(&s->pb, 2, opt->room_type);
1356     }
1357     put_bits(&s->pb, 1, opt->copyright);
1358     put_bits(&s->pb, 1, opt->original);
1359     if (s->bitstream_id == 6) {
1360         /* alternate bit stream syntax */
1361         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_1);
1362         if (opt->extended_bsi_1) {
1363             put_bits(&s->pb, 2, opt->preferred_stereo_downmix);
1364             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_center_mix_level);
1365             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_surround_mix_level);
1366             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_center_mix_level);
1367             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_surround_mix_level);
1368         }
1369         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_2);
1370         if (opt->extended_bsi_2) {
1371             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_ex_mode);
1372             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_headphone_mode);
1373             put_bits(&s->pb, 1, opt->ad_converter_type);
1374             put_bits(&s->pb, 9, 0);     /* xbsi2 and encinfo : reserved */
1375         }
1376     } else {
1377     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
1378     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
1379     }
1380     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
1381 }
1382
1383
1384 /*
1385  * Write one audio block to the output bitstream.
1386  */
1387 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int blk)
1388 {
1389     int ch, i, baie, bnd, got_cpl;
1390     int av_uninit(ch0);
1391     AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1392
1393     /* block switching */
1394     if (!s->eac3) {
1395         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1396             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1397     }
1398
1399     /* dither flags */
1400     if (!s->eac3) {
1401         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1402             put_bits(&s->pb, 1, 1);
1403     }
1404
1405     /* dynamic range codes */
1406     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1407
1408     /* spectral extension */
1409     if (s->eac3)
1410         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1411
1412     /* channel coupling */
1413     if (!s->eac3)
1414         put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
1415     if (block->new_cpl_strategy) {
1416         if (!s->eac3)
1417             put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
1418         if (block->cpl_in_use) {
1419             int start_sub, end_sub;
1420             if (s->eac3)
1421                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* enhanced coupling */
1422             if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO) {
1423                 for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1424                     put_bits(&s->pb, 1, block->channel_in_cpl[ch]);
1425             }
1426             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1427                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* phase flags in use */
1428             start_sub = (s->start_freq[CPL_CH] - 37) / 12;
1429             end_sub   = (s->cpl_end_freq       - 37) / 12;
1430             put_bits(&s->pb, 4, start_sub);
1431             put_bits(&s->pb, 4, end_sub - 3);
1432             /* coupling band structure */
1433             if (s->eac3) {
1434                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* use default */
1435             } else {
1436                 for (bnd = start_sub+1; bnd < end_sub; bnd++)
1437                     put_bits(&s->pb, 1, ff_eac3_default_cpl_band_struct[bnd]);
1438             }
1439         }
1440     }
1441
1442     /* coupling coordinates */
1443     if (block->cpl_in_use) {
1444         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1445             if (block->channel_in_cpl[ch]) {
1446                 if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords[ch] != 2)
1447                     put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_coords[ch]);
1448                 if (block->new_cpl_coords[ch]) {
1449                     put_bits(&s->pb, 2, block->cpl_master_exp[ch]);
1450                     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
1451                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_exp [ch][bnd]);
1452                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_mant[ch][bnd]);
1453                     }
1454                 }
1455             }
1456         }
1457     }
1458
1459     /* stereo rematrixing */
1460     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1461         if (!s->eac3 || blk > 0)
1462             put_bits(&s->pb, 1, block->new_rematrixing_strategy);
1463         if (block->new_rematrixing_strategy) {
1464             /* rematrixing flags */
1465             for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++)
1466                 put_bits(&s->pb, 1, block->rematrixing_flags[bnd]);
1467         }
1468     }
1469
1470     /* exponent strategy */
1471     if (!s->eac3) {
1472         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1473             put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
1474         if (s->lfe_on)
1475             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
1476     }
1477
1478     /* bandwidth */
1479     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1480         if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE && !block->channel_in_cpl[ch])
1481             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code);
1482     }
1483
1484     /* exponents */
1485     for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1486         int nb_groups;
1487         int cpl = (ch == CPL_CH);
1488
1489         if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE)
1490             continue;
1491
1492         /* DC exponent */
1493         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0] >> cpl);
1494
1495         /* exponent groups */
1496         nb_groups = exponent_group_tab[cpl][s->exp_strategy[ch][blk]-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
1497         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
1498             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
1499
1500         /* gain range info */
1501         if (ch != s->lfe_channel && !cpl)
1502             put_bits(&s->pb, 2, 0);
1503     }
1504
1505     /* bit allocation info */
1506     if (!s->eac3) {
1507         baie = (blk == 0);
1508         put_bits(&s->pb, 1, baie);
1509         if (baie) {
1510             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
1511             put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
1512             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
1513             put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
1514             put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
1515         }
1516     }
1517
1518     /* snr offset */
1519     if (!s->eac3) {
1520         put_bits(&s->pb, 1, block->new_snr_offsets);
1521         if (block->new_snr_offsets) {
1522             put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
1523             for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1524                 put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
1525                 put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
1526             }
1527         }
1528     } else {
1529         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no converter snr offset */
1530     }
1531
1532     /* coupling leak */
1533     if (block->cpl_in_use) {
1534         if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
1535             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_leak);
1536         if (block->new_cpl_leak) {
1537             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_fast_leak);
1538             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_slow_leak);
1539         }
1540     }
1541
1542     if (!s->eac3) {
1543         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
1544         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
1545     }
1546
1547     /* mantissas */
1548     got_cpl = !block->cpl_in_use;
1549     for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1550         int b, q;
1551
1552         if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1553             ch0     = ch - 1;
1554             ch      = CPL_CH;
1555             got_cpl = 1;
1556         }
1557         for (i = s->start_freq[ch]; i < block->end_freq[ch]; i++) {
1558             q = block->qmant[ch][i];
1559             b = s->ref_bap[ch][blk][i];
1560             switch (b) {
1561             case 0:                                          break;
1562             case 1: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   5, q); break;
1563             case 2: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   7, q); break;
1564             case 3:               put_sbits(&s->pb,   3, q); break;
1565             case 4: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   7, q); break;
1566             case 14:              put_sbits(&s->pb,  14, q); break;
1567             case 15:              put_sbits(&s->pb,  16, q); break;
1568             default:              put_sbits(&s->pb, b-1, q); break;
1569             }
1570         }
1571         if (ch == CPL_CH)
1572             ch = ch0;
1573     }
1574 }
1575
1576
1577 /** CRC-16 Polynomial */
1578 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1579
1580
1581 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1582 {
1583     unsigned int c;
1584
1585     c = 0;
1586     while (a) {
1587         if (a & 1)
1588             c ^= b;
1589         a = a >> 1;
1590         b = b << 1;
1591         if (b & (1 << 16))
1592             b ^= poly;
1593     }
1594     return c;
1595 }
1596
1597
1598 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1599 {
1600     unsigned int r;
1601     r = 1;
1602     while (n) {
1603         if (n & 1)
1604             r = mul_poly(r, a, poly);
1605         a = mul_poly(a, a, poly);
1606         n >>= 1;
1607     }
1608     return r;
1609 }
1610
1611
1612 /*
1613  * Fill the end of the frame with 0's and compute the two CRCs.
1614  */
1615 static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1616 {
1617     const AVCRC *crc_ctx = av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI);
1618     int frame_size_58, pad_bytes, crc1, crc2_partial, crc2, crc_inv;
1619     uint8_t *frame;
1620
1621     frame_size_58 = ((s->frame_size >> 2) + (s->frame_size >> 4)) << 1;
1622
1623     /* pad the remainder of the frame with zeros */
1624     av_assert2(s->frame_size * 8 - put_bits_count(&s->pb) >= 18);
1625     flush_put_bits(&s->pb);
1626     frame = s->pb.buf;
1627     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
1628     av_assert2(pad_bytes >= 0);
1629     if (pad_bytes > 0)
1630         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
1631
1632     if (s->eac3) {
1633         /* compute crc2 */
1634         crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + 2, s->frame_size - 5);
1635     } else {
1636     /* compute crc1 */
1637     /* this is not so easy because it is at the beginning of the data... */
1638     crc1    = av_bswap16(av_crc(crc_ctx, 0, frame + 4, frame_size_58 - 4));
1639     crc_inv = s->crc_inv[s->frame_size > s->frame_size_min];
1640     crc1    = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1641     AV_WB16(frame + 2, crc1);
1642
1643     /* compute crc2 */
1644     crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + frame_size_58,
1645                           s->frame_size - frame_size_58 - 3);
1646     }
1647     crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1648     /* ensure crc2 does not match sync word by flipping crcrsv bit if needed */
1649     if (crc2 == 0x770B) {
1650         frame[s->frame_size - 3] ^= 0x1;
1651         crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1652     }
1653     crc2 = av_bswap16(crc2);
1654     AV_WB16(frame + s->frame_size - 2, crc2);
1655 }
1656
1657
1658 /**
1659  * Write the frame to the output bitstream.
1660  *
1661  * @param s      AC-3 encoder private context
1662  * @param frame  output data buffer
1663  */
1664 void ff_ac3_output_frame(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
1665 {
1666     int blk;
1667
1668     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
1669
1670     s->output_frame_header(s);
1671
1672     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
1673         output_audio_block(s, blk);
1674
1675     output_frame_end(s);
1676 }
1677
1678
1679 static void dprint_options(AC3EncodeContext *s)
1680 {
1681 #ifdef DEBUG
1682     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1683     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1684     char strbuf[32];
1685
1686     switch (s->bitstream_id) {
1687     case  6:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (alt syntax)",       32); break;
1688     case  8:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (standard)",         32); break;
1689     case  9:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet half-rate)",   32); break;
1690     case 10:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet quater-rate)", 32); break;
1691     case 16:  av_strlcpy(strbuf, "E-AC-3 (enhanced)",       32); break;
1692     default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR");
1693     }
1694     av_dlog(avctx, "bitstream_id: %s (%d)\n", strbuf, s->bitstream_id);
1695     av_dlog(avctx, "sample_fmt: %s\n", av_get_sample_fmt_name(avctx->sample_fmt));
1696     av_get_channel_layout_string(strbuf, 32, s->channels, avctx->channel_layout);
1697     av_dlog(avctx, "channel_layout: %s\n", strbuf);
1698     av_dlog(avctx, "sample_rate: %d\n", s->sample_rate);
1699     av_dlog(avctx, "bit_rate: %d\n", s->bit_rate);
1700     av_dlog(avctx, "blocks/frame: %d (code=%d)\n", s->num_blocks, s->num_blks_code);
1701     if (s->cutoff)
1702         av_dlog(avctx, "cutoff: %d\n", s->cutoff);
1703
1704     av_dlog(avctx, "per_frame_metadata: %s\n",
1705             opt->allow_per_frame_metadata?"on":"off");
1706     if (s->has_center)
1707         av_dlog(avctx, "center_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->center_mix_level,
1708                 s->center_mix_level);
1709     else
1710         av_dlog(avctx, "center_mixlev: {not written}\n");
1711     if (s->has_surround)
1712         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->surround_mix_level,
1713                 s->surround_mix_level);
1714     else
1715         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: {not written}\n");
1716     if (opt->audio_production_info) {
1717         av_dlog(avctx, "mixing_level: %ddB\n", opt->mixing_level);
1718         switch (opt->room_type) {
1719         case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1720         case AC3ENC_OPT_LARGE_ROOM:    av_strlcpy(strbuf, "large", 32);        break;
1721         case AC3ENC_OPT_SMALL_ROOM:    av_strlcpy(strbuf, "small", 32);        break;
1722         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->room_type);
1723         }
1724         av_dlog(avctx, "room_type: %s\n", strbuf);
1725     } else {
1726         av_dlog(avctx, "mixing_level: {not written}\n");
1727         av_dlog(avctx, "room_type: {not written}\n");
1728     }
1729     av_dlog(avctx, "copyright: %s\n", opt->copyright?"on":"off");
1730     av_dlog(avctx, "dialnorm: %ddB\n", opt->dialogue_level);
1731     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1732         switch (opt->dolby_surround_mode) {
1733         case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1734         case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1735         case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1736         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_mode);
1737         }
1738         av_dlog(avctx, "dsur_mode: %s\n", strbuf);
1739     } else {
1740         av_dlog(avctx, "dsur_mode: {not written}\n");
1741     }
1742     av_dlog(avctx, "original: %s\n", opt->original?"on":"off");
1743
1744     if (s->bitstream_id == 6) {
1745         if (opt->extended_bsi_1) {
1746             switch (opt->preferred_stereo_downmix) {
1747             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1748             case AC3ENC_OPT_DOWNMIX_LTRT:  av_strlcpy(strbuf, "ltrt", 32);         break;
1749             case AC3ENC_OPT_DOWNMIX_LORO:  av_strlcpy(strbuf, "loro", 32);         break;
1750             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->preferred_stereo_downmix);
1751             }
1752             av_dlog(avctx, "dmix_mode: %s\n", strbuf);
1753             av_dlog(avctx, "ltrt_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1754                     opt->ltrt_center_mix_level, s->ltrt_center_mix_level);
1755             av_dlog(avctx, "ltrt_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1756                     opt->ltrt_surround_mix_level, s->ltrt_surround_mix_level);
1757             av_dlog(avctx, "loro_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1758                     opt->loro_center_mix_level, s->loro_center_mix_level);
1759             av_dlog(avctx, "loro_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1760                     opt->loro_surround_mix_level, s->loro_surround_mix_level);
1761         } else {
1762             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 1: {not written}\n");
1763         }
1764         if (opt->extended_bsi_2) {
1765             switch (opt->dolby_surround_ex_mode) {
1766             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1767             case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1768             case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1769             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_ex_mode);
1770             }
1771             av_dlog(avctx, "dsurex_mode: %s\n", strbuf);
1772             switch (opt->dolby_headphone_mode) {
1773             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1774             case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1775             case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1776             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_headphone_mode);
1777             }
1778             av_dlog(avctx, "dheadphone_mode: %s\n", strbuf);
1779
1780             switch (opt->ad_converter_type) {
1781             case AC3ENC_OPT_ADCONV_STANDARD: av_strlcpy(strbuf, "standard", 32); break;
1782             case AC3ENC_OPT_ADCONV_HDCD:     av_strlcpy(strbuf, "hdcd", 32);     break;
1783             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->ad_converter_type);
1784             }
1785             av_dlog(avctx, "ad_conv_type: %s\n", strbuf);
1786         } else {
1787             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 2: {not written}\n");
1788         }
1789     }
1790 #endif
1791 }
1792
1793
1794 #define FLT_OPTION_THRESHOLD 0.01
1795
1796 static int validate_float_option(float v, const float *v_list, int v_list_size)
1797 {
1798     int i;
1799
1800     for (i = 0; i < v_list_size; i++) {
1801         if (v < (v_list[i] + FLT_OPTION_THRESHOLD) &&
1802             v > (v_list[i] - FLT_OPTION_THRESHOLD))
1803             break;
1804     }
1805     if (i == v_list_size)
1806         return -1;
1807
1808     return i;
1809 }
1810
1811
1812 static void validate_mix_level(void *log_ctx, const char *opt_name,
1813                                float *opt_param, const float *list,
1814                                int list_size, int default_value, int min_value,
1815                                int *ctx_param)
1816 {
1817     int mixlev = validate_float_option(*opt_param, list, list_size);
1818     if (mixlev < min_value) {
1819         mixlev = default_value;
1820         if (*opt_param >= 0.0) {
1821             av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "requested %s is not valid. using "
1822                    "default value: %0.3f\n", opt_name, list[mixlev]);
1823         }
1824     }
1825     *opt_param = list[mixlev];
1826     *ctx_param = mixlev;
1827 }
1828
1829
1830 /**
1831  * Validate metadata options as set by AVOption system.
1832  * These values can optionally be changed per-frame.
1833  *
1834  * @param s  AC-3 encoder private context
1835  */
1836 int ff_ac3_validate_metadata(AC3EncodeContext *s)
1837 {
1838     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1839     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1840
1841     opt->audio_production_info = 0;
1842     opt->extended_bsi_1        = 0;
1843     opt->extended_bsi_2        = 0;
1844     opt->eac3_mixing_metadata  = 0;
1845     opt->eac3_info_metadata    = 0;
1846
1847     /* determine mixing metadata / xbsi1 use */
1848     if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_STEREO && opt->preferred_stereo_downmix != AC3ENC_OPT_NONE) {
1849         opt->extended_bsi_1       = 1;
1850         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1851     }
1852     if (s->has_center &&
1853         (opt->ltrt_center_mix_level >= 0 || opt->loro_center_mix_level >= 0)) {
1854         opt->extended_bsi_1       = 1;
1855         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1856     }
1857     if (s->has_surround &&
1858         (opt->ltrt_surround_mix_level >= 0 || opt->loro_surround_mix_level >= 0)) {
1859         opt->extended_bsi_1       = 1;
1860         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1861     }
1862
1863     if (s->eac3) {
1864         /* determine info metadata use */
1865         if (avctx->audio_service_type != AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_MAIN)
1866             opt->eac3_info_metadata = 1;
1867         if (opt->copyright != AC3ENC_OPT_NONE || opt->original != AC3ENC_OPT_NONE)
1868             opt->eac3_info_metadata = 1;
1869         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO &&
1870             (opt->dolby_headphone_mode != AC3ENC_OPT_NONE || opt->dolby_surround_mode != AC3ENC_OPT_NONE))
1871             opt->eac3_info_metadata = 1;
1872         if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R && opt->dolby_surround_ex_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1873             opt->eac3_info_metadata = 1;
1874         if (opt->mixing_level != AC3ENC_OPT_NONE || opt->room_type != AC3ENC_OPT_NONE ||
1875             opt->ad_converter_type != AC3ENC_OPT_NONE) {
1876             opt->audio_production_info = 1;
1877             opt->eac3_info_metadata    = 1;
1878         }
1879     } else {
1880         /* determine audio production info use */
1881         if (opt->mixing_level != AC3ENC_OPT_NONE || opt->room_type != AC3ENC_OPT_NONE)
1882             opt->audio_production_info = 1;
1883
1884         /* determine xbsi2 use */
1885         if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R && opt->dolby_surround_ex_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1886             opt->extended_bsi_2 = 1;
1887         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO && opt->dolby_headphone_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1888             opt->extended_bsi_2 = 1;
1889         if (opt->ad_converter_type != AC3ENC_OPT_NONE)
1890             opt->extended_bsi_2 = 1;
1891     }
1892
1893     /* validate AC-3 mixing levels */
1894     if (!s->eac3) {
1895         if (s->has_center) {
1896             validate_mix_level(avctx, "center_mix_level", &opt->center_mix_level,
1897                             cmixlev_options, CMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1898                             &s->center_mix_level);
1899         }
1900         if (s->has_surround) {
1901             validate_mix_level(avctx, "surround_mix_level", &opt->surround_mix_level,
1902                             surmixlev_options, SURMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1903                             &s->surround_mix_level);
1904         }
1905     }
1906
1907     /* validate extended bsi 1 / mixing metadata */
1908     if (opt->extended_bsi_1 || opt->eac3_mixing_metadata) {
1909         /* default preferred stereo downmix */
1910         if (opt->preferred_stereo_downmix == AC3ENC_OPT_NONE)
1911             opt->preferred_stereo_downmix = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1912         if (!s->eac3 || s->has_center) {
1913             /* validate Lt/Rt center mix level */
1914             validate_mix_level(avctx, "ltrt_center_mix_level",
1915                                &opt->ltrt_center_mix_level, extmixlev_options,
1916                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1917                                &s->ltrt_center_mix_level);
1918             /* validate Lo/Ro center mix level */
1919             validate_mix_level(avctx, "loro_center_mix_level",
1920                                &opt->loro_center_mix_level, extmixlev_options,
1921                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1922                                &s->loro_center_mix_level);
1923         }
1924         if (!s->eac3 || s->has_surround) {
1925             /* validate Lt/Rt surround mix level */
1926             validate_mix_level(avctx, "ltrt_surround_mix_level",
1927                                &opt->ltrt_surround_mix_level, extmixlev_options,
1928                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1929                                &s->ltrt_surround_mix_level);
1930             /* validate Lo/Ro surround mix level */
1931             validate_mix_level(avctx, "loro_surround_mix_level",
1932                                &opt->loro_surround_mix_level, extmixlev_options,
1933                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1934                                &s->loro_surround_mix_level);
1935         }
1936     }
1937
1938     /* validate audio service type / channels combination */
1939     if ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE &&
1940          avctx->channels == 1) ||
1941         ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_COMMENTARY ||
1942           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_EMERGENCY  ||
1943           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_VOICE_OVER)
1944          && avctx->channels > 1)) {
1945         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid audio service type for the "
1946                                     "specified number of channels\n");
1947         return AVERROR(EINVAL);
1948     }
1949
1950     /* validate extended bsi 2 / info metadata */
1951     if (opt->extended_bsi_2 || opt->eac3_info_metadata) {
1952         /* default dolby headphone mode */
1953         if (opt->dolby_headphone_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1954             opt->dolby_headphone_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1955         /* default dolby surround ex mode */
1956         if (opt->dolby_surround_ex_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1957             opt->dolby_surround_ex_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1958         /* default A/D converter type */
1959         if (opt->ad_converter_type == AC3ENC_OPT_NONE)
1960             opt->ad_converter_type = AC3ENC_OPT_ADCONV_STANDARD;
1961     }
1962
1963     /* copyright & original defaults */
1964     if (!s->eac3 || opt->eac3_info_metadata) {
1965         /* default copyright */
1966         if (opt->copyright == AC3ENC_OPT_NONE)
1967             opt->copyright = AC3ENC_OPT_OFF;
1968         /* default original */
1969         if (opt->original == AC3ENC_OPT_NONE)
1970             opt->original = AC3ENC_OPT_ON;
1971     }
1972
1973     /* dolby surround mode default */
1974     if (!s->eac3 || opt->eac3_info_metadata) {
1975         if (opt->dolby_surround_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1976             opt->dolby_surround_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1977     }
1978
1979     /* validate audio production info */
1980     if (opt->audio_production_info) {
1981         if (opt->mixing_level == AC3ENC_OPT_NONE) {
1982             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "mixing_level must be set if "
1983                    "room_type is set\n");
1984             return AVERROR(EINVAL);
1985         }
1986         if (opt->mixing_level < 80) {
1987             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mixing level. must be between "
1988                    "80dB and 111dB\n");
1989             return AVERROR(EINVAL);
1990         }
1991         /* default room type */
1992         if (opt->room_type == AC3ENC_OPT_NONE)
1993             opt->room_type = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1994     }
1995
1996     /* set bitstream id for alternate bitstream syntax */
1997     if (!s->eac3 && (opt->extended_bsi_1 || opt->extended_bsi_2)) {
1998         if (s->bitstream_id > 8 && s->bitstream_id < 11) {
1999             static int warn_once = 1;
2000             if (warn_once) {
2001                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "alternate bitstream syntax is "
2002                        "not compatible with reduced samplerates. writing of "
2003                        "extended bitstream information will be disabled.\n");
2004                 warn_once = 0;
2005             }
2006         } else {
2007             s->bitstream_id = 6;
2008         }
2009     }
2010
2011     return 0;
2012 }
2013
2014
2015 /**
2016  * Finalize encoding and free any memory allocated by the encoder.
2017  *
2018  * @param avctx  Codec context
2019  */
2020 av_cold int ff_ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
2021 {
2022     int blk, ch;
2023     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2024
2025     av_freep(&s->windowed_samples);
2026     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
2027         av_freep(&s->planar_samples[ch]);
2028     av_freep(&s->planar_samples);
2029     av_freep(&s->bap_buffer);
2030     av_freep(&s->bap1_buffer);
2031     av_freep(&s->mdct_coef_buffer);
2032     av_freep(&s->fixed_coef_buffer);
2033     av_freep(&s->exp_buffer);
2034     av_freep(&s->grouped_exp_buffer);
2035     av_freep(&s->psd_buffer);
2036     av_freep(&s->band_psd_buffer);
2037     av_freep(&s->mask_buffer);
2038     av_freep(&s->qmant_buffer);
2039     av_freep(&s->cpl_coord_exp_buffer);
2040     av_freep(&s->cpl_coord_mant_buffer);
2041     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2042         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2043         av_freep(&block->mdct_coef);
2044         av_freep(&block->fixed_coef);
2045         av_freep(&block->exp);
2046         av_freep(&block->grouped_exp);
2047         av_freep(&block->psd);
2048         av_freep(&block->band_psd);
2049         av_freep(&block->mask);
2050         av_freep(&block->qmant);
2051         av_freep(&block->cpl_coord_exp);
2052         av_freep(&block->cpl_coord_mant);
2053     }
2054
2055     s->mdct_end(s);
2056
2057     av_freep(&avctx->coded_frame);
2058     return 0;
2059 }
2060
2061
2062 /*
2063  * Set channel information during initialization.
2064  */
2065 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
2066                                     uint64_t *channel_layout)
2067 {
2068     int ch_layout;
2069
2070     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
2071         return AVERROR(EINVAL);
2072     if (*channel_layout > 0x7FF)
2073         return AVERROR(EINVAL);
2074     ch_layout = *channel_layout;
2075     if (!ch_layout)
2076         ch_layout = avcodec_guess_channel_layout(channels, CODEC_ID_AC3, NULL);
2077
2078     s->lfe_on       = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
2079     s->channels     = channels;
2080     s->fbw_channels = channels - s->lfe_on;
2081     s->lfe_channel  = s->lfe_on ? s->fbw_channels + 1 : -1;
2082     if (s->lfe_on)
2083         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2084
2085     switch (ch_layout) {
2086     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
2087     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
2088     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
2089     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
2090     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
2091     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
2092     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
2093     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
2094     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
2095     default:
2096         return AVERROR(EINVAL);
2097     }
2098     s->has_center   = (s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO;
2099     s->has_surround =  s->channel_mode & 0x04;
2100
2101     s->channel_map  = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
2102     *channel_layout = ch_layout;
2103     if (s->lfe_on)
2104         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2105
2106     return 0;
2107 }
2108
2109
2110 static av_cold int validate_options(AC3EncodeContext *s)
2111 {
2112     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
2113     int i, ret, max_sr;
2114
2115     /* validate channel layout */
2116     if (!avctx->channel_layout) {
2117         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
2118                                       "encoder will guess the layout, but it "
2119                                       "might be incorrect.\n");
2120     }
2121     ret = set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout);
2122     if (ret) {
2123         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
2124         return ret;
2125     }
2126
2127     /* validate sample rate */
2128     /* note: max_sr could be changed from 2 to 5 for E-AC-3 once we find a
2129              decoder that supports half sample rate so we can validate that
2130              the generated files are correct. */
2131     max_sr = s->eac3 ? 2 : 8;
2132     for (i = 0; i <= max_sr; i++) {
2133         if ((ff_ac3_sample_rate_tab[i % 3] >> (i / 3)) == avctx->sample_rate)
2134             break;
2135     }
2136     if (i > max_sr) {
2137         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
2138         return AVERROR(EINVAL);
2139     }
2140     s->sample_rate        = avctx->sample_rate;
2141     s->bit_alloc.sr_shift = i / 3;
2142     s->bit_alloc.sr_code  = i % 3;
2143     s->bitstream_id       = s->eac3 ? 16 : 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
2144
2145     /* validate bit rate */
2146     if (s->eac3) {
2147         int max_br, min_br, wpf, min_br_dist, min_br_code;
2148         int num_blks_code, num_blocks, frame_samples;
2149
2150         /* calculate min/max bitrate */
2151         /* TODO: More testing with 3 and 2 blocks. All E-AC-3 samples I've
2152                  found use either 6 blocks or 1 block, even though 2 or 3 blocks
2153                  would work as far as the bit rate is concerned. */
2154         for (num_blks_code = 3; num_blks_code >= 0; num_blks_code--) {
2155             num_blocks = ((int[]){ 1, 2, 3, 6 })[num_blks_code];
2156             frame_samples  = AC3_BLOCK_SIZE * num_blocks;
2157             max_br = 2048 * s->sample_rate / frame_samples * 16;
2158             min_br = ((s->sample_rate + (frame_samples-1)) / frame_samples) * 16;
2159             if (avctx->bit_rate <= max_br)
2160                 break;
2161         }
2162         if (avctx->bit_rate < min_br || avctx->bit_rate > max_br) {
2163             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate. must be %d to %d "
2164                    "for this sample rate\n", min_br, max_br);
2165             return AVERROR(EINVAL);
2166         }
2167         s->num_blks_code = num_blks_code;
2168         s->num_blocks    = num_blocks;
2169
2170         /* calculate words-per-frame for the selected bitrate */
2171         wpf = (avctx->bit_rate / 16) * frame_samples / s->sample_rate;
2172         av_assert1(wpf > 0 && wpf <= 2048);
2173
2174         /* find the closest AC-3 bitrate code to the selected bitrate.
2175            this is needed for lookup tables for bandwidth and coupling
2176            parameter selection */
2177         min_br_code = -1;
2178         min_br_dist = INT_MAX;
2179         for (i = 0; i < 19; i++) {
2180             int br_dist = abs(ff_ac3_bitrate_tab[i] * 1000 - avctx->bit_rate);
2181             if (br_dist < min_br_dist) {
2182                 min_br_dist = br_dist;
2183                 min_br_code = i;
2184             }
2185         }
2186
2187         /* make sure the minimum frame size is below the average frame size */
2188         s->frame_size_code = min_br_code << 1;
2189         while (wpf > 1 && wpf * s->sample_rate / AC3_FRAME_SIZE * 16 > avctx->bit_rate)
2190             wpf--;
2191         s->frame_size_min = 2 * wpf;
2192     } else {
2193         for (i = 0; i < 19; i++) {
2194             if ((ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift)*1000 == avctx->bit_rate)
2195                 break;
2196         }
2197         if (i == 19) {
2198             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate\n");
2199             return AVERROR(EINVAL);
2200         }
2201         s->frame_size_code = i << 1;
2202         s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
2203         s->num_blks_code   = 0x3;
2204         s->num_blocks      = 6;
2205     }
2206     s->bit_rate   = avctx->bit_rate;
2207     s->frame_size = s->frame_size_min;
2208
2209     /* validate cutoff */
2210     if (avctx->cutoff < 0) {
2211         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid cutoff frequency\n");
2212         return AVERROR(EINVAL);
2213     }
2214     s->cutoff = avctx->cutoff;
2215     if (s->cutoff > (s->sample_rate >> 1))
2216         s->cutoff = s->sample_rate >> 1;
2217
2218     ret = ff_ac3_validate_metadata(s);
2219     if (ret)
2220         return ret;
2221
2222     s->rematrixing_enabled = s->options.stereo_rematrixing &&
2223                              (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO);
2224
2225     s->cpl_enabled = s->options.channel_coupling &&
2226                      s->channel_mode >= AC3_CHMODE_STEREO;
2227
2228     return 0;
2229 }
2230
2231
2232 /*
2233  * Set bandwidth for all channels.
2234  * The user can optionally supply a cutoff frequency. Otherwise an appropriate
2235  * default value will be used.
2236  */
2237 static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s)
2238 {
2239     int blk, ch;
2240     int av_uninit(cpl_start);
2241
2242     if (s->cutoff) {
2243         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
2244         int fbw_coeffs;
2245         fbw_coeffs     = s->cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
2246         s->bandwidth_code = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
2247     } else {
2248         /* use default bandwidth setting */
2249         s->bandwidth_code = ac3_bandwidth_tab[s->fbw_channels-1][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2250     }
2251
2252     /* set number of coefficients for each channel */
2253     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2254         s->start_freq[ch] = 0;
2255         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2256             s->blocks[blk].end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
2257     }
2258     /* LFE channel always has 7 coefs */
2259     if (s->lfe_on) {
2260         s->start_freq[s->lfe_channel] = 0;
2261         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2262             s->blocks[blk].end_freq[ch] = 7;
2263     }
2264
2265     /* initialize coupling strategy */
2266     if (s->cpl_enabled) {
2267         if (s->options.cpl_start != AC3ENC_OPT_AUTO) {
2268             cpl_start = s->options.cpl_start;
2269         } else {
2270             cpl_start = ac3_coupling_start_tab[s->channel_mode-2][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2271             if (cpl_start < 0) {
2272                 if (s->options.channel_coupling == AC3ENC_OPT_AUTO)
2273                     s->cpl_enabled = 0;
2274                 else
2275                     cpl_start = 15;
2276             }
2277         }
2278     }
2279     if (s->cpl_enabled) {
2280         int i, cpl_start_band, cpl_end_band;
2281         uint8_t *cpl_band_sizes = s->cpl_band_sizes;
2282
2283         cpl_end_band   = s->bandwidth_code / 4 + 3;
2284         cpl_start_band = av_clip(cpl_start, 0, FFMIN(cpl_end_band-1, 15));
2285
2286         s->num_cpl_subbands = cpl_end_band - cpl_start_band;
2287
2288         s->num_cpl_bands = 1;
2289         *cpl_band_sizes  = 12;
2290         for (i = cpl_start_band + 1; i < cpl_end_band; i++) {
2291             if (ff_eac3_default_cpl_band_struct[i]) {
2292                 *cpl_band_sizes += 12;
2293             } else {
2294                 s->num_cpl_bands++;
2295                 cpl_band_sizes++;
2296                 *cpl_band_sizes = 12;
2297             }
2298         }
2299
2300         s->start_freq[CPL_CH] = cpl_start_band * 12 + 37;
2301         s->cpl_end_freq       = cpl_end_band   * 12 + 37;
2302         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2303             s->blocks[blk].end_freq[CPL_CH] = s->cpl_end_freq;
2304     }
2305 }
2306
2307
2308 static av_cold int allocate_buffers(AC3EncodeContext *s)
2309 {
2310     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
2311     int blk, ch;
2312     int channels = s->channels + 1; /* includes coupling channel */
2313     int channel_blocks = channels * s->num_blocks;
2314     int total_coefs    = AC3_MAX_COEFS * channel_blocks;
2315
2316     if (s->allocate_sample_buffers(s))
2317         goto alloc_fail;
2318
2319     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap_buffer, total_coefs *
2320                      sizeof(*s->bap_buffer), alloc_fail);
2321     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap1_buffer, total_coefs *
2322                      sizeof(*s->bap1_buffer), alloc_fail);
2323     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->mdct_coef_buffer, total_coefs *
2324                       sizeof(*s->mdct_coef_buffer), alloc_fail);
2325     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->exp_buffer, total_coefs *
2326                      sizeof(*s->exp_buffer), alloc_fail);
2327     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->grouped_exp_buffer, channel_blocks * 128 *
2328                      sizeof(*s->grouped_exp_buffer), alloc_fail);
2329     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->psd_buffer, total_coefs *
2330                      sizeof(*s->psd_buffer), alloc_fail);
2331     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->band_psd_buffer, channel_blocks * 64 *
2332                      sizeof(*s->band_psd_buffer), alloc_fail);
2333     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mask_buffer, channel_blocks * 64 *
2334                      sizeof(*s->mask_buffer), alloc_fail);
2335     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->qmant_buffer, total_coefs *
2336                      sizeof(*s->qmant_buffer), alloc_fail);
2337     if (s->cpl_enabled) {
2338         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_exp_buffer, channel_blocks * 16 *
2339                          sizeof(*s->cpl_coord_exp_buffer), alloc_fail);
2340         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_mant_buffer, channel_blocks * 16 *
2341                          sizeof(*s->cpl_coord_mant_buffer), alloc_fail);
2342     }
2343     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2344         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2345         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mdct_coef, channels * sizeof(*block->mdct_coef),
2346                           alloc_fail);
2347         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->exp, channels * sizeof(*block->exp),
2348                           alloc_fail);
2349         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->grouped_exp, channels * sizeof(*block->grouped_exp),
2350                           alloc_fail);
2351         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->psd, channels * sizeof(*block->psd),
2352                           alloc_fail);
2353         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->band_psd, channels * sizeof(*block->band_psd),
2354                           alloc_fail);
2355         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mask, channels * sizeof(*block->mask),
2356                           alloc_fail);
2357         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->qmant, channels * sizeof(*block->qmant),
2358                           alloc_fail);
2359         if (s->cpl_enabled) {
2360             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_exp, channels * sizeof(*block->cpl_coord_exp),
2361                               alloc_fail);
2362             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_mant, channels * sizeof(*block->cpl_coord_mant),
2363                               alloc_fail);
2364         }
2365
2366         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
2367             /* arrangement: block, channel, coeff */
2368             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * channels + ch)];
2369             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2370             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * channels + ch)];
2371             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * channels + ch)];
2372             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2373             if (s->cpl_enabled) {
2374                 block->cpl_coord_exp[ch]  = &s->cpl_coord_exp_buffer [16  * (blk * channels + ch)];
2375                 block->cpl_coord_mant[ch] = &s->cpl_coord_mant_buffer[16  * (blk * channels + ch)];
2376             }
2377
2378             /* arrangement: channel, block, coeff */
2379             block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2380             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2381         }
2382     }
2383
2384     if (!s->fixed_point) {
2385         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->fixed_coef_buffer, total_coefs *
2386                           sizeof(*s->fixed_coef_buffer), alloc_fail);
2387         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2388             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2389             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2390                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2391             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2392                 block->fixed_coef[ch] = &s->fixed_coef_buffer[AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2393         }
2394     } else {
2395         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2396             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2397             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2398                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2399             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2400                 block->fixed_coef[ch] = (int32_t *)block->mdct_coef[ch];
2401         }
2402     }
2403
2404     return 0;
2405 alloc_fail:
2406     return AVERROR(ENOMEM);
2407 }
2408
2409
2410 av_cold int ff_ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
2411 {
2412     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2413     int ret, frame_size_58;
2414
2415     s->avctx = avctx;
2416
2417     s->eac3 = avctx->codec_id == CODEC_ID_EAC3;
2418
2419     ff_ac3_common_init();
2420
2421     ret = validate_options(s);
2422     if (ret)
2423         return ret;
2424
2425     avctx->frame_size = AC3_BLOCK_SIZE * s->num_blocks;
2426
2427     s->bitstream_mode = avctx->audio_service_type;
2428     if (s->bitstream_mode == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE)
2429         s->bitstream_mode = 0x7;
2430
2431     s->bits_written    = 0;
2432     s->samples_written = 0;
2433
2434     /* calculate crc_inv for both possible frame sizes */
2435     frame_size_58 = (( s->frame_size    >> 2) + ( s->frame_size    >> 4)) << 1;
2436     s->crc_inv[0] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2437     if (s->bit_alloc.sr_code == 1) {
2438         frame_size_58 = (((s->frame_size+2) >> 2) + ((s->frame_size+2) >> 4)) << 1;
2439         s->crc_inv[1] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2440     }
2441
2442     /* set function pointers */
2443     if (CONFIG_AC3_FIXED_ENCODER && s->fixed_point) {
2444         s->mdct_end                     = ff_ac3_fixed_mdct_end;
2445         s->mdct_init                    = ff_ac3_fixed_mdct_init;
2446         s->allocate_sample_buffers      = ff_ac3_fixed_allocate_sample_buffers;
2447     } else if (CONFIG_AC3_ENCODER || CONFIG_EAC3_ENCODER) {
2448         s->mdct_end                     = ff_ac3_float_mdct_end;
2449         s->mdct_init                    = ff_ac3_float_mdct_init;
2450         s->allocate_sample_buffers      = ff_ac3_float_allocate_sample_buffers;
2451     }
2452     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
2453         s->output_frame_header = ff_eac3_output_frame_header;
2454     else
2455         s->output_frame_header = ac3_output_frame_header;
2456
2457     set_bandwidth(s);
2458
2459     exponent_init(s);
2460
2461     bit_alloc_init(s);
2462
2463     ret = s->mdct_init(s);
2464     if (ret)
2465         goto init_fail;
2466
2467     ret = allocate_buffers(s);
2468     if (ret)
2469         goto init_fail;
2470
2471     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
2472
2473     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
2474     ff_ac3dsp_init(&s->ac3dsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
2475
2476     dprint_options(s);
2477
2478     return 0;
2479 init_fail:
2480     ff_ac3_encode_close(avctx);
2481     return ret;
2482 }