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/avassert.h"
  34 #include "libavutil/avstring.h"
  35 #include "libavutil/channel_layout.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 "fft.h"
  44 #include "ac3enc.h"
  45 #include "eac3enc.h"
  46
  47 typedef struct AC3Mant {
  48     int16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
  49     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
  50 } AC3Mant;
  51
  52 #define CMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
  53 static const float cmixlev_options[CMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  54     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB
  55 };
  56
  57 #define SURMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
  58 static const float surmixlev_options[SURMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  59     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
  60 };
  61
  62 #define EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS 8
  63 static const float extmixlev_options[EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  64     LEVEL_PLUS_3DB,  LEVEL_PLUS_1POINT5DB,  LEVEL_ONE,       LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
  65     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
  66 };
  67
  68
  69 /**
  70  * LUT for number of exponent groups.
  71  * exponent_group_tab[coupling][exponent strategy-1][number of coefficients]
  72  */
  73 static uint8_t exponent_group_tab[2][3][256];
  74
  75
  76 /**
  77  * List of supported channel layouts.
  78  */
  79 const uint64_t ff_ac3_channel_layouts[19] = {
  80      AV_CH_LAYOUT_MONO,
  81      AV_CH_LAYOUT_STEREO,
  82      AV_CH_LAYOUT_2_1,
  83      AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
  84      AV_CH_LAYOUT_2_2,
  85      AV_CH_LAYOUT_QUAD,
  86      AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
  87      AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
  88      AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
  89     (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  90     (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  91     (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  92     (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  93     (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  94     (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  95     (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  96      AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
  97      AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
  98      0
  99 };
 100
 101
 102 /**
 103  * LUT to select the bandwidth code based on the bit rate, sample rate, and
 104  * number of full-bandwidth channels.
 105  * bandwidth_tab[fbw_channels-1][sample rate code][bit rate code]
 106  */
 107 static const uint8_t ac3_bandwidth_tab[5][3][19] = {
 108 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
 109
 110     { {  0,  0,  0, 12, 16, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 111       {  0,  0,  0, 16, 20, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 112       {  0,  0,  0, 32, 40, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 113
 114     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 115       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 24, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 116       {  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 44, 52, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 117
 118     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 24, 32, 40, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 119       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 20, 28, 36, 44, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 120       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 40, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 121
 122     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 123       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 124       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 32, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 125
 126     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  8, 20, 32, 40, 48, 48, 48, 48 },
 127       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 36, 44, 56, 56, 56, 56 },
 128       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 28, 44, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } }
 129 };
 130
 131
 132 /**
 133  * LUT to select the coupling start band based on the bit rate, sample rate, and
 134  * number of full-bandwidth channels. -1 = coupling off
 135  * ac3_coupling_start_tab[channel_mode-2][sample rate code][bit rate code]
 136  *
 137  * TODO: more testing for optimal parameters.
 138  *       multi-channel tests at 44.1kHz and 32kHz.
 139  */
 140 static const int8_t ac3_coupling_start_tab[6][3][19] = {
 141 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
 142
 143     // 2/0
 144     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  1,  7,  8, 11, 12, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
 145       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  3,  5,  7, 10, 12, 13, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
 146       {  0,  0,  0,  0,  1,  2,  2,  9, 13, 15, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 147
 148     // 3/0
 149     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 150       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 151       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 152
 153     // 2/1 - untested
 154     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 155       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 156       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 157
 158     // 3/1
 159     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 160       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 161       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 162
 163     // 2/2 - untested
 164     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 165       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 166       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 167
 168     // 3/2
 169     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
 170       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
 171       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 172 };
 173
 174
 175 /**
 176  * Adjust the frame size to make the average bit rate match the target bit rate.
 177  * This is only needed for 11025, 22050, and 44100 sample rates or any E-AC-3.
 178  *
 179  * @param s  AC-3 encoder private context
 180  */
 181 void ff_ac3_adjust_frame_size(AC3EncodeContext *s)
 182 {
 183     while (s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
 184         s->bits_written    -= s->bit_rate;
 185         s->samples_written -= s->sample_rate;
 186     }
 187     s->frame_size = s->frame_size_min +
 188                     2 * (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
 189     s->bits_written    += s->frame_size * 8;
 190     s->samples_written += AC3_BLOCK_SIZE * s->num_blocks;
 191 }
 192
 193
 194 /**
 195  * Set the initial coupling strategy parameters prior to coupling analysis.
 196  *
 197  * @param s  AC-3 encoder private context
 198  */
 199 void ff_ac3_compute_coupling_strategy(AC3EncodeContext *s)
 200 {
 201     int blk, ch;
 202     int got_cpl_snr;
 203     int num_cpl_blocks;
 204
 205     /* set coupling use flags for each block/channel */
 206     /* TODO: turn coupling on/off and adjust start band based on bit usage */
 207     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 208         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 209         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 210             block->channel_in_cpl[ch] = s->cpl_on;
 211     }
 212
 213     /* enable coupling for each block if at least 2 channels have coupling
 214        enabled for that block */
 215     got_cpl_snr = 0;
 216     num_cpl_blocks = 0;
 217     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 218         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 219         block->num_cpl_channels = 0;
 220         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 221             block->num_cpl_channels += block->channel_in_cpl[ch];
 222         block->cpl_in_use = block->num_cpl_channels > 1;
 223         num_cpl_blocks += block->cpl_in_use;
 224         if (!block->cpl_in_use) {
 225             block->num_cpl_channels = 0;
 226             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 227                 block->channel_in_cpl[ch] = 0;
 228         }
 229
 230         block->new_cpl_strategy = !blk;
 231         if (blk) {
 232             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 233                 if (block->channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
 234                     block->new_cpl_strategy = 1;
 235                     break;
 236                 }
 237             }
 238         }
 239         block->new_cpl_leak = block->new_cpl_strategy;
 240
 241         if (!blk || (block->cpl_in_use && !got_cpl_snr)) {
 242             block->new_snr_offsets = 1;
 243             if (block->cpl_in_use)
 244                 got_cpl_snr = 1;
 245         } else {
 246             block->new_snr_offsets = 0;
 247         }
 248     }
 249     if (!num_cpl_blocks)
 250         s->cpl_on = 0;
 251
 252     /* set bandwidth for each channel */
 253     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 254         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 255         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 256             if (block->channel_in_cpl[ch])
 257                 block->end_freq[ch] = s->start_freq[CPL_CH];
 258             else
 259                 block->end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
 260         }
 261     }
 262 }
 263
 264
 265 /**
 266  * Apply stereo rematrixing to coefficients based on rematrixing flags.
 267  *
 268  * @param s  AC-3 encoder private context
 269  */
 270 void ff_ac3_apply_rematrixing(AC3EncodeContext *s)
 271 {
 272     int nb_coefs;
 273     int blk, bnd, i;
 274     int start, end;
 275     uint8_t *flags;
 276
 277     if (!s->rematrixing_enabled)
 278         return;
 279
 280     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 281         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 282         if (block->new_rematrixing_strategy)
 283             flags = block->rematrixing_flags;
 284         nb_coefs = FFMIN(block->end_freq[1], block->end_freq[2]);
 285         for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++) {
 286             if (flags[bnd]) {
 287                 start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
 288                 end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
 289                 for (i = start; i < end; i++) {
 290                     int32_t lt = block->fixed_coef[1][i];
 291                     int32_t rt = block->fixed_coef[2][i];
 292                     block->fixed_coef[1][i] = (lt + rt) >> 1;
 293                     block->fixed_coef[2][i] = (lt - rt) >> 1;
 294                 }
 295             }
 296         }
 297     }
 298 }
 299
 300
 301 /*
 302  * Initialize exponent tables.
 303  */
 304 static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
 305 {
 306     int expstr, i, grpsize;
 307
 308     for (expstr = EXP_D15-1; expstr <= EXP_D45-1; expstr++) {
 309         grpsize = 3 << expstr;
 310         for (i = 12; i < 256; i++) {
 311             exponent_group_tab[0][expstr][i] = (i + grpsize - 4) / grpsize;
 312             exponent_group_tab[1][expstr][i] = (i              ) / grpsize;
 313         }
 314     }
 315     /* LFE */
 316     exponent_group_tab[0][0][7] = 2;
 317
 318     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
 319         ff_eac3_exponent_init();
 320 }
 321
 322
 323 /*
 324  * Extract exponents from the MDCT coefficients.
 325  */
 326 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
 327 {
 328     int ch        = !s->cpl_on;
 329     int chan_size = AC3_MAX_COEFS * s->num_blocks * (s->channels - ch + 1);
 330     AC3Block *block = &s->blocks[0];
 331
 332     s->ac3dsp.extract_exponents(block->exp[ch], block->fixed_coef[ch], chan_size);
 333 }
 334
 335
 336 /**
 337  * Exponent Difference Threshold.
 338  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
 339  */
 340 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 500
 341
 342 /**
 343  * Table used to select exponent strategy based on exponent reuse block interval.
 344  */
 345 static const uint8_t exp_strategy_reuse_tab[4][6] = {
 346     { EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 347     { EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 348     { EXP_D25, EXP_D25, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 349     { EXP_D45, EXP_D25, EXP_D25, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 }
 350 };
 351
 352 /*
 353  * Calculate exponent strategies for all channels.
 354  * Array arrangement is reversed to simplify the per-channel calculation.
 355  */
 356 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
 357 {
 358     int ch, blk, blk1;
 359
 360     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 361         uint8_t *exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
 362         uint8_t *exp          = s->blocks[0].exp[ch];
 363         int exp_diff;
 364
 365         /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
 366            reused in the next frame */
 367         exp_strategy[0] = EXP_NEW;
 368         exp += AC3_MAX_COEFS;
 369         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++, exp += AC3_MAX_COEFS) {
 370             if (ch == CPL_CH) {
 371                 if (!s->blocks[blk-1].cpl_in_use) {
 372                     exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 373                     continue;
 374                 } else if (!s->blocks[blk].cpl_in_use) {
 375                     exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 376                     continue;
 377                 }
 378             } else if (s->blocks[blk].channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
 379                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 380                 continue;
 381             }
 382             exp_diff = s->dsp.sad[0](NULL, exp, exp - AC3_MAX_COEFS, 16, 16);
 383             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 384             if (ch == CPL_CH && exp_diff > (EXP_DIFF_THRESHOLD * (s->blocks[blk].end_freq[ch] - s->start_freq[ch]) / AC3_MAX_COEFS))
 385                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 386             else if (ch > CPL_CH && exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
 387                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 388         }
 389
 390         /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
 391            recoded, we use a coarse encoding */
 392         blk = 0;
 393         while (blk < s->num_blocks) {
 394             blk1 = blk + 1;
 395             while (blk1 < s->num_blocks && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
 396                 blk1++;
 397             exp_strategy[blk] = exp_strategy_reuse_tab[s->num_blks_code][blk1-blk-1];
 398             blk = blk1;
 399         }
 400     }
 401     if (s->lfe_on) {
 402         ch = s->lfe_channel;
 403         s->exp_strategy[ch][0] = EXP_D15;
 404         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++)
 405             s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
 406     }
 407
 408     /* for E-AC-3, determine frame exponent strategy */
 409     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
 410         ff_eac3_get_frame_exp_strategy(s);
 411 }
 412
 413
 414 /**
 415  * Update the exponents so that they are the ones the decoder will decode.
 416  *
 417  * @param[in,out] exp   array of exponents for 1 block in 1 channel
 418  * @param nb_exps       number of exponents in active bandwidth
 419  * @param exp_strategy  exponent strategy for the block
 420  * @param cpl           indicates if the block is in the coupling channel
 421  */
 422 static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp, int nb_exps, int exp_strategy,
 423                                     int cpl)
 424 {
 425     int nb_groups, i, k;
 426
 427     nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_exps] * 3;
 428
 429     /* for each group, compute the minimum exponent */
 430     switch(exp_strategy) {
 431     case EXP_D25:
 432         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
 433             uint8_t exp_min = exp[k];
 434             if (exp[k+1] < exp_min)
 435                 exp_min = exp[k+1];
 436             exp[i-cpl] = exp_min;
 437             k += 2;
 438         }
 439         break;
 440     case EXP_D45:
 441         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
 442             uint8_t exp_min = exp[k];
 443             if (exp[k+1] < exp_min)
 444                 exp_min = exp[k+1];
 445             if (exp[k+2] < exp_min)
 446                 exp_min = exp[k+2];
 447             if (exp[k+3] < exp_min)
 448                 exp_min = exp[k+3];
 449             exp[i-cpl] = exp_min;
 450             k += 4;
 451         }
 452         break;
 453     }
 454
 455     /* constraint for DC exponent */
 456     if (!cpl && exp[0] > 15)
 457         exp[0] = 15;
 458
 459     /* decrease the delta between each groups to within 2 so that they can be
 460        differentially encoded */
 461     for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
 462         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i-1] + 2);
 463     i--;
 464     while (--i >= 0)
 465         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i+1] + 2);
 466
 467     if (cpl)
 468         exp[-1] = exp[0] & ~1;
 469
 470     /* now we have the exponent values the decoder will see */
 471     switch (exp_strategy) {
 472     case EXP_D25:
 473         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 2)-cpl; i > 0; i--) {
 474             uint8_t exp1 = exp[i-cpl];
 475             exp[k--] = exp1;
 476             exp[k--] = exp1;
 477         }
 478         break;
 479     case EXP_D45:
 480         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 4)-cpl; i > 0; i--) {
 481             exp[k] = exp[k-1] = exp[k-2] = exp[k-3] = exp[i-cpl];
 482             k -= 4;
 483         }
 484         break;
 485     }
 486 }
 487
 488
 489 /*
 490  * Encode exponents from original extracted form to what the decoder will see.
 491  * This copies and groups exponents based on exponent strategy and reduces
 492  * deltas between adjacent exponent groups so that they can be differentially
 493  * encoded.
 494  */
 495 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
 496 {
 497     int blk, blk1, ch, cpl;
 498     uint8_t *exp, *exp_strategy;
 499     int nb_coefs, num_reuse_blocks;
 500
 501     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++) {
 502         exp          = s->blocks[0].exp[ch] + s->start_freq[ch];
 503         exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
 504
 505         cpl = (ch == CPL_CH);
 506         blk = 0;
 507         while (blk < s->num_blocks) {
 508             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 509             if (cpl && !block->cpl_in_use) {
 510                 exp += AC3_MAX_COEFS;
 511                 blk++;
 512                 continue;
 513             }
 514             nb_coefs = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
 515             blk1 = blk + 1;
 516
 517             /* count the number of EXP_REUSE blocks after the current block
 518                and set exponent reference block numbers */
 519             s->exp_ref_block[ch][blk] = blk;
 520             while (blk1 < s->num_blocks && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE) {
 521                 s->exp_ref_block[ch][blk1] = blk;
 522                 blk1++;
 523             }
 524             num_reuse_blocks = blk1 - blk - 1;
 525
 526             /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
 527             s->ac3dsp.ac3_exponent_min(exp-s->start_freq[ch], num_reuse_blocks,
 528                                        AC3_MAX_COEFS);
 529
 530             encode_exponents_blk_ch(exp, nb_coefs, exp_strategy[blk], cpl);
 531
 532             exp += AC3_MAX_COEFS * (num_reuse_blocks + 1);
 533             blk = blk1;
 534         }
 535     }
 536
 537     /* reference block numbers have been changed, so reset ref_bap_set */
 538     s->ref_bap_set = 0;
 539 }
 540
 541
 542 /*
 543  * Count exponent bits based on bandwidth, coupling, and exponent strategies.
 544  */
 545 static int count_exponent_bits(AC3EncodeContext *s)
 546 {
 547     int blk, ch;
 548     int nb_groups, bit_count;
 549
 550     bit_count = 0;
 551     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 552         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 553         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 554             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
 555             int cpl          = (ch == CPL_CH);
 556             int nb_coefs     = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
 557
 558             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
 559                 continue;
 560
 561             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_coefs];
 562             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
 563         }
 564     }
 565
 566     return bit_count;
 567 }
 568
 569
 570 /**
 571  * Group exponents.
 572  * 3 delta-encoded exponents are in each 7-bit group. The number of groups
 573  * varies depending on exponent strategy and bandwidth.
 574  *
 575  * @param s  AC-3 encoder private context
 576  */
 577 void ff_ac3_group_exponents(AC3EncodeContext *s)
 578 {
 579     int blk, ch, i, cpl;
 580     int group_size, nb_groups;
 581     uint8_t *p;
 582     int delta0, delta1, delta2;
 583     int exp0, exp1;
 584
 585     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 586         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 587         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 588             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
 589             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
 590                 continue;
 591             cpl = (ch == CPL_CH);
 592             group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
 593             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
 594             p = block->exp[ch] + s->start_freq[ch] - cpl;
 595
 596             /* DC exponent */
 597             exp1 = *p++;
 598             block->grouped_exp[ch][0] = exp1;
 599
 600             /* remaining exponents are delta encoded */
 601             for (i = 1; i <= nb_groups; i++) {
 602                 /* merge three delta in one code */
 603                 exp0   = exp1;
 604                 exp1   = p[0];
 605                 p     += group_size;
 606                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
 607                 av_assert2(delta0 >= 0 && delta0 <= 4);
 608
 609                 exp0   = exp1;
 610                 exp1   = p[0];
 611                 p     += group_size;
 612                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
 613                 av_assert2(delta1 >= 0 && delta1 <= 4);
 614
 615                 exp0   = exp1;
 616                 exp1   = p[0];
 617                 p     += group_size;
 618                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
 619                 av_assert2(delta2 >= 0 && delta2 <= 4);
 620
 621                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
 622             }
 623         }
 624     }
 625 }
 626
 627
 628 /**
 629  * Calculate final exponents from the supplied MDCT coefficients and exponent shift.
 630  * Extract exponents from MDCT coefficients, calculate exponent strategies,
 631  * and encode final exponents.
 632  *
 633  * @param s  AC-3 encoder private context
 634  */
 635 void ff_ac3_process_exponents(AC3EncodeContext *s)
 636 {
 637     extract_exponents(s);
 638
 639     compute_exp_strategy(s);
 640
 641     encode_exponents(s);
 642
 643     emms_c();
 644 }
 645
 646
 647 /*
 648  * Count frame bits that are based solely on fixed parameters.
 649  * This only has to be run once when the encoder is initialized.
 650  */
 651 static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
 652 {
 653     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
 654     int blk;
 655     int frame_bits;
 656
 657     /* assumptions:
 658      *   no dynamic range codes
 659      *   bit allocation parameters do not change between blocks
 660      *   no delta bit allocation
 661      *   no skipped data
 662      *   no auxiliary data
 663      *   no E-AC-3 metadata
 664      */
 665
 666     /* header */
 667     frame_bits = 16; /* sync info */
 668     if (s->eac3) {
 669         /* bitstream info header */
 670         frame_bits += 35;
 671         frame_bits += 1 + 1;
 672         if (s->num_blocks != 0x6)
 673             frame_bits++;
 674         frame_bits++;
 675         /* audio frame header */
 676         if (s->num_blocks == 6)
 677             frame_bits += 2;
 678         frame_bits += 10;
 679         /* exponent strategy */
 680         if (s->use_frame_exp_strategy)
 681             frame_bits += 5 * s->fbw_channels;
 682         else
 683             frame_bits += s->num_blocks * 2 * s->fbw_channels;
 684         if (s->lfe_on)
 685             frame_bits += s->num_blocks;
 686         /* converter exponent strategy */
 687         if (s->num_blks_code != 0x3)
 688             frame_bits++;
 689         else
 690             frame_bits += s->fbw_channels * 5;
 691         /* snr offsets */
 692         frame_bits += 10;
 693         /* block start info */
 694         if (s->num_blocks != 1)
 695             frame_bits++;
 696     } else {
 697         frame_bits += 49;
 698         frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
 699     }
 700
 701     /* audio blocks */
 702     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 703         if (!s->eac3) {
 704             /* block switch flags */
 705             frame_bits += s->fbw_channels;
 706
 707             /* dither flags */
 708             frame_bits += s->fbw_channels;
 709         }
 710
 711         /* dynamic range */
 712         frame_bits++;
 713
 714         /* spectral extension */
 715         if (s->eac3)
 716             frame_bits++;
 717
 718         if (!s->eac3) {
 719             /* exponent strategy */
 720             frame_bits += 2 * s->fbw_channels;
 721             if (s->lfe_on)
 722                 frame_bits++;
 723
 724             /* bit allocation params */
 725             frame_bits++;
 726             if (!blk)
 727                 frame_bits += 2 + 2 + 2 + 2 + 3;
 728         }
 729
 730         /* converter snr offset */
 731         if (s->eac3)
 732             frame_bits++;
 733
 734         if (!s->eac3) {
 735             /* delta bit allocation */
 736             frame_bits++;
 737
 738             /* skipped data */
 739             frame_bits++;
 740         }
 741     }
 742
 743     /* auxiliary data */
 744     frame_bits++;
 745
 746     /* CRC */
 747     frame_bits += 1 + 16;
 748
 749     s->frame_bits_fixed = frame_bits;
 750 }
 751
 752
 753 /*
 754  * Initialize bit allocation.
 755  * Set default parameter codes and calculate parameter values.
 756  */
 757 static void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
 758 {
 759     int ch;
 760
 761     /* init default parameters */
 762     s->slow_decay_code = 2;
 763     s->fast_decay_code = 1;
 764     s->slow_gain_code  = 1;
 765     s->db_per_bit_code = s->eac3 ? 2 : 3;
 766     s->floor_code      = 7;
 767     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++)
 768         s->fast_gain_code[ch] = 4;
 769
 770     /* initial snr offset */
 771     s->coarse_snr_offset = 40;
 772
 773     /* compute real values */
 774     /* currently none of these values change during encoding, so we can just
 775        set them once at initialization */
 776     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 777     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 778     s->bit_alloc.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
 779     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
 780     s->bit_alloc.floor      = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
 781     s->bit_alloc.cpl_fast_leak = 0;
 782     s->bit_alloc.cpl_slow_leak = 0;
 783
 784     count_frame_bits_fixed(s);
 785 }
 786
 787
 788 /*
 789  * Count the bits used to encode the frame, minus exponents and mantissas.
 790  * Bits based on fixed parameters have already been counted, so now we just
 791  * have to add the bits based on parameters that change during encoding.
 792  */
 793 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
 794 {
 795     AC3EncOptions *opt = &s->options;
 796     int blk, ch;
 797     int frame_bits = 0;
 798
 799     /* header */
 800     if (s->eac3) {
 801         if (opt->eac3_mixing_metadata) {
 802             if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_STEREO)
 803                 frame_bits += 2;
 804             if (s->has_center)
 805                 frame_bits += 6;
 806             if (s->has_surround)
 807                 frame_bits += 6;
 808             frame_bits += s->lfe_on;
 809             frame_bits += 1 + 1 + 2;
 810             if (s->channel_mode < AC3_CHMODE_STEREO)
 811                 frame_bits++;
 812             frame_bits++;
 813         }
 814         if (opt->eac3_info_metadata) {
 815             frame_bits += 3 + 1 + 1;
 816             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 817                 frame_bits += 2 + 2;
 818             if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R)
 819                 frame_bits += 2;
 820             frame_bits++;
 821             if (opt->audio_production_info)
 822                 frame_bits += 5 + 2 + 1;
 823             frame_bits++;
 824         }
 825         /* coupling */
 826         if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
 827             frame_bits++;
 828             for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++) {
 829                 AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 830                 frame_bits++;
 831                 if (block->new_cpl_strategy)
 832                     frame_bits++;
 833             }
 834         }
 835         /* coupling exponent strategy */
 836         if (s->cpl_on) {
 837             if (s->use_frame_exp_strategy) {
 838                 frame_bits += 5 * s->cpl_on;
 839             } else {
 840                 for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
 841                     frame_bits += 2 * s->blocks[blk].cpl_in_use;
 842             }
 843         }
 844     } else {
 845         if (opt->audio_production_info)
 846             frame_bits += 7;
 847         if (s->bitstream_id == 6) {
 848             if (opt->extended_bsi_1)
 849                 frame_bits += 14;
 850             if (opt->extended_bsi_2)
 851                 frame_bits += 14;
 852         }
 853     }
 854
 855     /* audio blocks */
 856     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 857         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 858
 859         /* coupling strategy */
 860         if (!s->eac3)
 861             frame_bits++;
 862         if (block->new_cpl_strategy) {
 863             if (!s->eac3)
 864                 frame_bits++;
 865             if (block->cpl_in_use) {
 866                 if (s->eac3)
 867                     frame_bits++;
 868                 if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO)
 869                     frame_bits += s->fbw_channels;
 870                 if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 871                     frame_bits++;
 872                 frame_bits += 4 + 4;
 873                 if (s->eac3)
 874                     frame_bits++;
 875                 else
 876                     frame_bits += s->num_cpl_subbands - 1;
 877             }
 878         }
 879
 880         /* coupling coordinates */
 881         if (block->cpl_in_use) {
 882             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 883                 if (block->channel_in_cpl[ch]) {
 884                     if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords[ch] != 2)
 885                         frame_bits++;
 886                     if (block->new_cpl_coords[ch]) {
 887                         frame_bits += 2;
 888                         frame_bits += (4 + 4) * s->num_cpl_bands;
 889                     }
 890                 }
 891             }
 892         }
 893
 894         /* stereo rematrixing */
 895         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
 896             if (!s->eac3 || blk > 0)
 897                 frame_bits++;
 898             if (s->blocks[blk].new_rematrixing_strategy)
 899                 frame_bits += block->num_rematrixing_bands;
 900         }
 901
 902         /* bandwidth codes & gain range */
 903         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 904             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
 905                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
 906                     frame_bits += 6;
 907                 frame_bits += 2;
 908             }
 909         }
 910
 911         /* coupling exponent strategy */
 912         if (!s->eac3 && block->cpl_in_use)
 913             frame_bits += 2;
 914
 915         /* snr offsets and fast gain codes */
 916         if (!s->eac3) {
 917             frame_bits++;
 918             if (block->new_snr_offsets)
 919                 frame_bits += 6 + (s->channels + block->cpl_in_use) * (4 + 3);
 920         }
 921
 922         /* coupling leak info */
 923         if (block->cpl_in_use) {
 924             if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
 925                 frame_bits++;
 926             if (block->new_cpl_leak)
 927                 frame_bits += 3 + 3;
 928         }
 929     }
 930
 931     s->frame_bits = s->frame_bits_fixed + frame_bits;
 932 }
 933
 934
 935 /*
 936  * Calculate masking curve based on the final exponents.
 937  * Also calculate the power spectral densities to use in future calculations.
 938  */
 939 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
 940 {
 941     int blk, ch;
 942
 943     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 944         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 945         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 946             /* We only need psd and mask for calculating bap.
 947                Since we currently do not calculate bap when exponent
 948                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
 949             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
 950                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], s->start_freq[ch],
 951                                           block->end_freq[ch], block->psd[ch],
 952                                           block->band_psd[ch]);
 953                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, block->band_psd[ch],
 954                                            s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
 955                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
 956                                            ch == s->lfe_channel,
 957                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
 958                                            block->mask[ch]);
 959             }
 960         }
 961     }
 962 }
 963
 964
 965 /*
 966  * Ensure that bap for each block and channel point to the current bap_buffer.
 967  * They may have been switched during the bit allocation search.
 968  */
 969 static void reset_block_bap(AC3EncodeContext *s)
 970 {
 971     int blk, ch;
 972     uint8_t *ref_bap;
 973
 974     if (s->ref_bap[0][0] == s->bap_buffer && s->ref_bap_set)
 975         return;
 976
 977     ref_bap = s->bap_buffer;
 978     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++) {
 979         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
 980             s->ref_bap[ch][blk] = ref_bap + AC3_MAX_COEFS * s->exp_ref_block[ch][blk];
 981         ref_bap += AC3_MAX_COEFS * s->num_blocks;
 982     }
 983     s->ref_bap_set = 1;
 984 }
 985
 986
 987 /**
 988  * Initialize mantissa counts.
 989  * These are set so that they are padded to the next whole group size when bits
 990  * are counted in compute_mantissa_size.
 991  *
 992  * @param[in,out] mant_cnt  running counts for each bap value for each block
 993  */
 994 static void count_mantissa_bits_init(uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16])
 995 {
 996     int blk;
 997
 998     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 999         memset(mant_cnt[blk], 0, sizeof(mant_cnt[blk]));
1000         mant_cnt[blk][1] = mant_cnt[blk][2] = 2;
1001         mant_cnt[blk][4] = 1;
1002     }
1003 }
1004
1005
1006 /**
1007  * Update mantissa bit counts for all blocks in 1 channel in a given bandwidth
1008  * range.
1009  *
1010  * @param s                 AC-3 encoder private context
1011  * @param ch                channel index
1012  * @param[in,out] mant_cnt  running counts for each bap value for each block
1013  * @param start             starting coefficient bin
1014  * @param end               ending coefficient bin
1015  */
1016 static void count_mantissa_bits_update_ch(AC3EncodeContext *s, int ch,
1017                                           uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16],
1018                                           int start, int end)
1019 {
1020     int blk;
1021
1022     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1023         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1024         if (ch == CPL_CH && !block->cpl_in_use)
1025             continue;
1026         s->ac3dsp.update_bap_counts(mant_cnt[blk],
1027                                     s->ref_bap[ch][blk] + start,
1028                                     FFMIN(end, block->end_freq[ch]) - start);
1029     }
1030 }
1031
1032
1033 /*
1034  * Count the number of mantissa bits in the frame based on the bap values.
1035  */
1036 static int count_mantissa_bits(AC3EncodeContext *s)
1037 {
1038     int ch, max_end_freq;
1039     LOCAL_ALIGNED_16(uint16_t, mant_cnt, [AC3_MAX_BLOCKS], [16]);
1040
1041     count_mantissa_bits_init(mant_cnt);
1042
1043     max_end_freq = s->bandwidth_code * 3 + 73;
1044     for (ch = !s->cpl_enabled; ch <= s->channels; ch++)
1045         count_mantissa_bits_update_ch(s, ch, mant_cnt, s->start_freq[ch],
1046                                       max_end_freq);
1047
1048     return s->ac3dsp.compute_mantissa_size(mant_cnt);
1049 }
1050
1051
1052 /**
1053  * Run the bit allocation with a given SNR offset.
1054  * This calculates the bit allocation pointers that will be used to determine
1055  * the quantization of each mantissa.
1056  *
1057  * @param s           AC-3 encoder private context
1058  * @param snr_offset  SNR offset, 0 to 1023
1059  * @return the number of bits needed for mantissas if the given SNR offset is
1060  *         is used.
1061  */
1062 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
1063 {
1064     int blk, ch;
1065
1066     snr_offset = (snr_offset - 240) << 2;
1067
1068     reset_block_bap(s);
1069     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1070         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1071
1072         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1073             /* Currently the only bit allocation parameters which vary across
1074                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
1075                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
1076                whenever we reuse exponents. */
1077             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1078                 s->ac3dsp.bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch],
1079                                              s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
1080                                              snr_offset, s->bit_alloc.floor,
1081                                              ff_ac3_bap_tab, s->ref_bap[ch][blk]);
1082             }
1083         }
1084     }
1085     return count_mantissa_bits(s);
1086 }
1087
1088
1089 /*
1090  * Constant bitrate bit allocation search.
1091  * Find the largest SNR offset that will allow data to fit in the frame.
1092  */
1093 static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1094 {
1095     int ch;
1096     int bits_left;
1097     int snr_offset, snr_incr;
1098
1099     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
1100     if (bits_left < 0)
1101         return AVERROR(EINVAL);
1102
1103     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
1104
1105     /* if previous frame SNR offset was 1023, check if current frame can also
1106        use SNR offset of 1023. if so, skip the search. */
1107     if ((snr_offset | s->fine_snr_offset[1]) == 1023) {
1108         if (bit_alloc(s, 1023) <= bits_left)
1109             return 0;
1110     }
1111
1112     while (snr_offset >= 0 &&
1113            bit_alloc(s, snr_offset) > bits_left) {
1114         snr_offset -= 64;
1115     }
1116     if (snr_offset < 0)
1117         return AVERROR(EINVAL);
1118
1119     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1120     for (snr_incr = 64; snr_incr > 0; snr_incr >>= 2) {
1121         while (snr_offset + snr_incr <= 1023 &&
1122                bit_alloc(s, snr_offset + snr_incr) <= bits_left) {
1123             snr_offset += snr_incr;
1124             FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1125         }
1126     }
1127     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1128     reset_block_bap(s);
1129
1130     s->coarse_snr_offset = snr_offset >> 4;
1131     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++)
1132         s->fine_snr_offset[ch] = snr_offset & 0xF;
1133
1134     return 0;
1135 }
1136
1137
1138 /*
1139  * Perform bit allocation search.
1140  * Finds the SNR offset value that maximizes quality and fits in the specified
1141  * frame size.  Output is the SNR offset and a set of bit allocation pointers
1142  * used to quantize the mantissas.
1143  */
1144 int ff_ac3_compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1145 {
1146     count_frame_bits(s);
1147
1148     s->exponent_bits = count_exponent_bits(s);
1149
1150     bit_alloc_masking(s);
1151
1152     return cbr_bit_allocation(s);
1153 }
1154
1155
1156 /**
1157  * Symmetric quantization on 'levels' levels.
1158  *
1159  * @param c       unquantized coefficient
1160  * @param e       exponent
1161  * @param levels  number of quantization levels
1162  * @return        quantized coefficient
1163  */
1164 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
1165 {
1166     int v = (((levels * c) >> (24 - e)) + levels) >> 1;
1167     av_assert2(v >= 0 && v < levels);
1168     return v;
1169 }
1170
1171
1172 /**
1173  * Asymmetric quantization on 2^qbits levels.
1174  *
1175  * @param c      unquantized coefficient
1176  * @param e      exponent
1177  * @param qbits  number of quantization bits
1178  * @return       quantized coefficient
1179  */
1180 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
1181 {
1182     int m;
1183
1184     c = (((c << e) >> (24 - qbits)) + 1) >> 1;
1185     m = (1 << (qbits-1));
1186     if (c >= m)
1187         c = m - 1;
1188     av_assert2(c >= -m);
1189     return c;
1190 }
1191
1192
1193 /**
1194  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
1195  *
1196  * @param s           Mantissa count context
1197  * @param fixed_coef  unquantized fixed-point coefficients
1198  * @param exp         exponents
1199  * @param bap         bit allocation pointer indices
1200  * @param[out] qmant  quantized coefficients
1201  * @param start_freq  starting coefficient bin
1202  * @param end_freq    ending coefficient bin
1203  */
1204 static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3Mant *s, int32_t *fixed_coef,
1205                                       uint8_t *exp, uint8_t *bap,
1206                                       int16_t *qmant, int start_freq,
1207                                       int end_freq)
1208 {
1209     int i;
1210
1211     for (i = start_freq; i < end_freq; i++) {
1212         int v;
1213         int c = fixed_coef[i];
1214         int e = exp[i];
1215         int b = bap[i];
1216         switch (b) {
1217         case 0:
1218             v = 0;
1219             break;
1220         case 1:
1221             v = sym_quant(c, e, 3);
1222             switch (s->mant1_cnt) {
1223             case 0:
1224                 s->qmant1_ptr = &qmant[i];
1225                 v = 9 * v;
1226                 s->mant1_cnt = 1;
1227                 break;
1228             case 1:
1229                 *s->qmant1_ptr += 3 * v;
1230                 s->mant1_cnt = 2;
1231                 v = 128;
1232                 break;
1233             default:
1234                 *s->qmant1_ptr += v;
1235                 s->mant1_cnt = 0;
1236                 v = 128;
1237                 break;
1238             }
1239             break;
1240         case 2:
1241             v = sym_quant(c, e, 5);
1242             switch (s->mant2_cnt) {
1243             case 0:
1244                 s->qmant2_ptr = &qmant[i];
1245                 v = 25 * v;
1246                 s->mant2_cnt = 1;
1247                 break;
1248             case 1:
1249                 *s->qmant2_ptr += 5 * v;
1250                 s->mant2_cnt = 2;
1251                 v = 128;
1252                 break;
1253             default:
1254                 *s->qmant2_ptr += v;
1255                 s->mant2_cnt = 0;
1256                 v = 128;
1257                 break;
1258             }
1259             break;
1260         case 3:
1261             v = sym_quant(c, e, 7);
1262             break;
1263         case 4:
1264             v = sym_quant(c, e, 11);
1265             switch (s->mant4_cnt) {
1266             case 0:
1267                 s->qmant4_ptr = &qmant[i];
1268                 v = 11 * v;
1269                 s->mant4_cnt = 1;
1270                 break;
1271             default:
1272                 *s->qmant4_ptr += v;
1273                 s->mant4_cnt = 0;
1274                 v = 128;
1275                 break;
1276             }
1277             break;
1278         case 5:
1279             v = sym_quant(c, e, 15);
1280             break;
1281         case 14:
1282             v = asym_quant(c, e, 14);
1283             break;
1284         case 15:
1285             v = asym_quant(c, e, 16);
1286             break;
1287         default:
1288             v = asym_quant(c, e, b - 1);
1289             break;
1290         }
1291         qmant[i] = v;
1292     }
1293 }
1294
1295
1296 /**
1297  * Quantize mantissas using coefficients, exponents, and bit allocation pointers.
1298  *
1299  * @param s  AC-3 encoder private context
1300  */
1301 void ff_ac3_quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
1302 {
1303     int blk, ch, ch0=0, got_cpl;
1304
1305     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1306         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1307         AC3Mant m = { 0 };
1308
1309         got_cpl = !block->cpl_in_use;
1310         for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1311             if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1312                 ch0     = ch - 1;
1313                 ch      = CPL_CH;
1314                 got_cpl = 1;
1315             }
1316             quantize_mantissas_blk_ch(&m, block->fixed_coef[ch],
1317                                       s->blocks[s->exp_ref_block[ch][blk]].exp[ch],
1318                                       s->ref_bap[ch][blk], block->qmant[ch],
1319                                       s->start_freq[ch], block->end_freq[ch]);
1320             if (ch == CPL_CH)
1321                 ch = ch0;
1322         }
1323     }
1324 }
1325
1326
1327 /*
1328  * Write the AC-3 frame header to the output bitstream.
1329  */
1330 static void ac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1331 {
1332     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1333
1334     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
1335     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
1336     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
1337     put_bits(&s->pb, 6,  s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min) / 2);
1338     put_bits(&s->pb, 5,  s->bitstream_id);
1339     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
1340     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
1341     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
1342         put_bits(&s->pb, 2, s->center_mix_level);
1343     if (s->channel_mode & 0x04)
1344         put_bits(&s->pb, 2, s->surround_mix_level);
1345     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1346         put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_mode);
1347     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
1348     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);
1349     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
1350     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
1351     put_bits(&s->pb, 1, opt->audio_production_info);
1352     if (opt->audio_production_info) {
1353         put_bits(&s->pb, 5, opt->mixing_level - 80);
1354         put_bits(&s->pb, 2, opt->room_type);
1355     }
1356     put_bits(&s->pb, 1, opt->copyright);
1357     put_bits(&s->pb, 1, opt->original);
1358     if (s->bitstream_id == 6) {
1359         /* alternate bit stream syntax */
1360         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_1);
1361         if (opt->extended_bsi_1) {
1362             put_bits(&s->pb, 2, opt->preferred_stereo_downmix);
1363             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_center_mix_level);
1364             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_surround_mix_level);
1365             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_center_mix_level);
1366             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_surround_mix_level);
1367         }
1368         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_2);
1369         if (opt->extended_bsi_2) {
1370             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_ex_mode);
1371             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_headphone_mode);
1372             put_bits(&s->pb, 1, opt->ad_converter_type);
1373             put_bits(&s->pb, 9, 0);     /* xbsi2 and encinfo : reserved */
1374         }
1375     } else {
1376     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
1377     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
1378     }
1379     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
1380 }
1381
1382
1383 /*
1384  * Write one audio block to the output bitstream.
1385  */
1386 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int blk)
1387 {
1388     int ch, i, baie, bnd, got_cpl, ch0;
1389     AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1390
1391     /* block switching */
1392     if (!s->eac3) {
1393         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1394             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1395     }
1396
1397     /* dither flags */
1398     if (!s->eac3) {
1399         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1400             put_bits(&s->pb, 1, 1);
1401     }
1402
1403     /* dynamic range codes */
1404     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1405
1406     /* spectral extension */
1407     if (s->eac3)
1408         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1409
1410     /* channel coupling */
1411     if (!s->eac3)
1412         put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
1413     if (block->new_cpl_strategy) {
1414         if (!s->eac3)
1415             put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
1416         if (block->cpl_in_use) {
1417             int start_sub, end_sub;
1418             if (s->eac3)
1419                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* enhanced coupling */
1420             if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO) {
1421                 for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1422                     put_bits(&s->pb, 1, block->channel_in_cpl[ch]);
1423             }
1424             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1425                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* phase flags in use */
1426             start_sub = (s->start_freq[CPL_CH] - 37) / 12;
1427             end_sub   = (s->cpl_end_freq       - 37) / 12;
1428             put_bits(&s->pb, 4, start_sub);
1429             put_bits(&s->pb, 4, end_sub - 3);
1430             /* coupling band structure */
1431             if (s->eac3) {
1432                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* use default */
1433             } else {
1434                 for (bnd = start_sub+1; bnd < end_sub; bnd++)
1435                     put_bits(&s->pb, 1, ff_eac3_default_cpl_band_struct[bnd]);
1436             }
1437         }
1438     }
1439
1440     /* coupling coordinates */
1441     if (block->cpl_in_use) {
1442         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1443             if (block->channel_in_cpl[ch]) {
1444                 if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords[ch] != 2)
1445                     put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_coords[ch]);
1446                 if (block->new_cpl_coords[ch]) {
1447                     put_bits(&s->pb, 2, block->cpl_master_exp[ch]);
1448                     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
1449                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_exp [ch][bnd]);
1450                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_mant[ch][bnd]);
1451                     }
1452                 }
1453             }
1454         }
1455     }
1456
1457     /* stereo rematrixing */
1458     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1459         if (!s->eac3 || blk > 0)
1460             put_bits(&s->pb, 1, block->new_rematrixing_strategy);
1461         if (block->new_rematrixing_strategy) {
1462             /* rematrixing flags */
1463             for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++)
1464                 put_bits(&s->pb, 1, block->rematrixing_flags[bnd]);
1465         }
1466     }
1467
1468     /* exponent strategy */
1469     if (!s->eac3) {
1470         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1471             put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
1472         if (s->lfe_on)
1473             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
1474     }
1475
1476     /* bandwidth */
1477     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1478         if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE && !block->channel_in_cpl[ch])
1479             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code);
1480     }
1481
1482     /* exponents */
1483     for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1484         int nb_groups;
1485         int cpl = (ch == CPL_CH);
1486
1487         if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE)
1488             continue;
1489
1490         /* DC exponent */
1491         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0] >> cpl);
1492
1493         /* exponent groups */
1494         nb_groups = exponent_group_tab[cpl][s->exp_strategy[ch][blk]-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
1495         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
1496             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
1497
1498         /* gain range info */
1499         if (ch != s->lfe_channel && !cpl)
1500             put_bits(&s->pb, 2, 0);
1501     }
1502
1503     /* bit allocation info */
1504     if (!s->eac3) {
1505         baie = (blk == 0);
1506         put_bits(&s->pb, 1, baie);
1507         if (baie) {
1508             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
1509             put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
1510             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
1511             put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
1512             put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
1513         }
1514     }
1515
1516     /* snr offset */
1517     if (!s->eac3) {
1518         put_bits(&s->pb, 1, block->new_snr_offsets);
1519         if (block->new_snr_offsets) {
1520             put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
1521             for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1522                 put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
1523                 put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
1524             }
1525         }
1526     } else {
1527         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no converter snr offset */
1528     }
1529
1530     /* coupling leak */
1531     if (block->cpl_in_use) {
1532         if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
1533             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_leak);
1534         if (block->new_cpl_leak) {
1535             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_fast_leak);
1536             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_slow_leak);
1537         }
1538     }
1539
1540     if (!s->eac3) {
1541         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
1542         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
1543     }
1544
1545     /* mantissas */
1546     got_cpl = !block->cpl_in_use;
1547     for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1548         int b, q;
1549
1550         if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1551             ch0     = ch - 1;
1552             ch      = CPL_CH;
1553             got_cpl = 1;
1554         }
1555         for (i = s->start_freq[ch]; i < block->end_freq[ch]; i++) {
1556             q = block->qmant[ch][i];
1557             b = s->ref_bap[ch][blk][i];
1558             switch (b) {
1559             case 0:                                          break;
1560             case 1: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   5, q); break;
1561             case 2: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   7, q); break;
1562             case 3:               put_sbits(&s->pb,   3, q); break;
1563             case 4: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   7, q); break;
1564             case 14:              put_sbits(&s->pb,  14, q); break;
1565             case 15:              put_sbits(&s->pb,  16, q); break;
1566             default:              put_sbits(&s->pb, b-1, q); break;
1567             }
1568         }
1569         if (ch == CPL_CH)
1570             ch = ch0;
1571     }
1572 }
1573
1574
1575 /** CRC-16 Polynomial */
1576 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1577
1578
1579 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1580 {
1581     unsigned int c;
1582
1583     c = 0;
1584     while (a) {
1585         if (a & 1)
1586             c ^= b;
1587         a = a >> 1;
1588         b = b << 1;
1589         if (b & (1 << 16))
1590             b ^= poly;
1591     }
1592     return c;
1593 }
1594
1595
1596 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1597 {
1598     unsigned int r;
1599     r = 1;
1600     while (n) {
1601         if (n & 1)
1602             r = mul_poly(r, a, poly);
1603         a = mul_poly(a, a, poly);
1604         n >>= 1;
1605     }
1606     return r;
1607 }
1608
1609
1610 /*
1611  * Fill the end of the frame with 0's and compute the two CRCs.
1612  */
1613 static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1614 {
1615     const AVCRC *crc_ctx = av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI);
1616     int frame_size_58, pad_bytes, crc1, crc2_partial, crc2, crc_inv;
1617     uint8_t *frame;
1618
1619     frame_size_58 = ((s->frame_size >> 2) + (s->frame_size >> 4)) << 1;
1620
1621     /* pad the remainder of the frame with zeros */
1622     av_assert2(s->frame_size * 8 - put_bits_count(&s->pb) >= 18);
1623     flush_put_bits(&s->pb);
1624     frame = s->pb.buf;
1625     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
1626     av_assert2(pad_bytes >= 0);
1627     if (pad_bytes > 0)
1628         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
1629
1630     if (s->eac3) {
1631         /* compute crc2 */
1632         crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + 2, s->frame_size - 5);
1633     } else {
1634     /* compute crc1 */
1635     /* this is not so easy because it is at the beginning of the data... */
1636     crc1    = av_bswap16(av_crc(crc_ctx, 0, frame + 4, frame_size_58 - 4));
1637     crc_inv = s->crc_inv[s->frame_size > s->frame_size_min];
1638     crc1    = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1639     AV_WB16(frame + 2, crc1);
1640
1641     /* compute crc2 */
1642     crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + frame_size_58,
1643                           s->frame_size - frame_size_58 - 3);
1644     }
1645     crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1646     /* ensure crc2 does not match sync word by flipping crcrsv bit if needed */
1647     if (crc2 == 0x770B) {
1648         frame[s->frame_size - 3] ^= 0x1;
1649         crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1650     }
1651     crc2 = av_bswap16(crc2);
1652     AV_WB16(frame + s->frame_size - 2, crc2);
1653 }
1654
1655
1656 /**
1657  * Write the frame to the output bitstream.
1658  *
1659  * @param s      AC-3 encoder private context
1660  * @param frame  output data buffer
1661  */
1662 void ff_ac3_output_frame(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
1663 {
1664     int blk;
1665
1666     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
1667
1668     s->output_frame_header(s);
1669
1670     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
1671         output_audio_block(s, blk);
1672
1673     output_frame_end(s);
1674 }
1675
1676
1677 static void dprint_options(AC3EncodeContext *s)
1678 {
1679 #ifdef DEBUG
1680     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1681     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1682     char strbuf[32];
1683
1684     switch (s->bitstream_id) {
1685     case  6:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (alt syntax)",       32); break;
1686     case  8:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (standard)",         32); break;
1687     case  9:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet half-rate)",   32); break;
1688     case 10:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet quater-rate)", 32); break;
1689     case 16:  av_strlcpy(strbuf, "E-AC-3 (enhanced)",       32); break;
1690     default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR");
1691     }
1692     av_dlog(avctx, "bitstream_id: %s (%d)\n", strbuf, s->bitstream_id);
1693     av_dlog(avctx, "sample_fmt: %s\n", av_get_sample_fmt_name(avctx->sample_fmt));
1694     av_get_channel_layout_string(strbuf, 32, s->channels, avctx->channel_layout);
1695     av_dlog(avctx, "channel_layout: %s\n", strbuf);
1696     av_dlog(avctx, "sample_rate: %d\n", s->sample_rate);
1697     av_dlog(avctx, "bit_rate: %d\n", s->bit_rate);
1698     av_dlog(avctx, "blocks/frame: %d (code=%d)\n", s->num_blocks, s->num_blks_code);
1699     if (s->cutoff)
1700         av_dlog(avctx, "cutoff: %d\n", s->cutoff);
1701
1702     av_dlog(avctx, "per_frame_metadata: %s\n",
1703             opt->allow_per_frame_metadata?"on":"off");
1704     if (s->has_center)
1705         av_dlog(avctx, "center_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->center_mix_level,
1706                 s->center_mix_level);
1707     else
1708         av_dlog(avctx, "center_mixlev: {not written}\n");
1709     if (s->has_surround)
1710         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->surround_mix_level,
1711                 s->surround_mix_level);
1712     else
1713         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: {not written}\n");
1714     if (opt->audio_production_info) {
1715         av_dlog(avctx, "mixing_level: %ddB\n", opt->mixing_level);
1716         switch (opt->room_type) {
1717         case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1718         case AC3ENC_OPT_LARGE_ROOM:    av_strlcpy(strbuf, "large", 32);        break;
1719         case AC3ENC_OPT_SMALL_ROOM:    av_strlcpy(strbuf, "small", 32);        break;
1720         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->room_type);
1721         }
1722         av_dlog(avctx, "room_type: %s\n", strbuf);
1723     } else {
1724         av_dlog(avctx, "mixing_level: {not written}\n");
1725         av_dlog(avctx, "room_type: {not written}\n");
1726     }
1727     av_dlog(avctx, "copyright: %s\n", opt->copyright?"on":"off");
1728     av_dlog(avctx, "dialnorm: %ddB\n", opt->dialogue_level);
1729     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1730         switch (opt->dolby_surround_mode) {
1731         case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1732         case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1733         case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1734         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_mode);
1735         }
1736         av_dlog(avctx, "dsur_mode: %s\n", strbuf);
1737     } else {
1738         av_dlog(avctx, "dsur_mode: {not written}\n");
1739     }
1740     av_dlog(avctx, "original: %s\n", opt->original?"on":"off");
1741
1742     if (s->bitstream_id == 6) {
1743         if (opt->extended_bsi_1) {
1744             switch (opt->preferred_stereo_downmix) {
1745             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1746             case AC3ENC_OPT_DOWNMIX_LTRT:  av_strlcpy(strbuf, "ltrt", 32);         break;
1747             case AC3ENC_OPT_DOWNMIX_LORO:  av_strlcpy(strbuf, "loro", 32);         break;
1748             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->preferred_stereo_downmix);
1749             }
1750             av_dlog(avctx, "dmix_mode: %s\n", strbuf);
1751             av_dlog(avctx, "ltrt_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1752                     opt->ltrt_center_mix_level, s->ltrt_center_mix_level);
1753             av_dlog(avctx, "ltrt_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1754                     opt->ltrt_surround_mix_level, s->ltrt_surround_mix_level);
1755             av_dlog(avctx, "loro_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1756                     opt->loro_center_mix_level, s->loro_center_mix_level);
1757             av_dlog(avctx, "loro_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1758                     opt->loro_surround_mix_level, s->loro_surround_mix_level);
1759         } else {
1760             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 1: {not written}\n");
1761         }
1762         if (opt->extended_bsi_2) {
1763             switch (opt->dolby_surround_ex_mode) {
1764             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1765             case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1766             case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1767             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_ex_mode);
1768             }
1769             av_dlog(avctx, "dsurex_mode: %s\n", strbuf);
1770             switch (opt->dolby_headphone_mode) {
1771             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1772             case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1773             case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1774             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_headphone_mode);
1775             }
1776             av_dlog(avctx, "dheadphone_mode: %s\n", strbuf);
1777
1778             switch (opt->ad_converter_type) {
1779             case AC3ENC_OPT_ADCONV_STANDARD: av_strlcpy(strbuf, "standard", 32); break;
1780             case AC3ENC_OPT_ADCONV_HDCD:     av_strlcpy(strbuf, "hdcd", 32);     break;
1781             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->ad_converter_type);
1782             }
1783             av_dlog(avctx, "ad_conv_type: %s\n", strbuf);
1784         } else {
1785             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 2: {not written}\n");
1786         }
1787     }
1788 #endif
1789 }
1790
1791
1792 #define FLT_OPTION_THRESHOLD 0.01
1793
1794 static int validate_float_option(float v, const float *v_list, int v_list_size)
1795 {
1796     int i;
1797
1798     for (i = 0; i < v_list_size; i++) {
1799         if (v < (v_list[i] + FLT_OPTION_THRESHOLD) &&
1800             v > (v_list[i] - FLT_OPTION_THRESHOLD))
1801             break;
1802     }
1803     if (i == v_list_size)
1804         return -1;
1805
1806     return i;
1807 }
1808
1809
1810 static void validate_mix_level(void *log_ctx, const char *opt_name,
1811                                float *opt_param, const float *list,
1812                                int list_size, int default_value, int min_value,
1813                                int *ctx_param)
1814 {
1815     int mixlev = validate_float_option(*opt_param, list, list_size);
1816     if (mixlev < min_value) {
1817         mixlev = default_value;
1818         if (*opt_param >= 0.0) {
1819             av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "requested %s is not valid. using "
1820                    "default value: %0.3f\n", opt_name, list[mixlev]);
1821         }
1822     }
1823     *opt_param = list[mixlev];
1824     *ctx_param = mixlev;
1825 }
1826
1827
1828 /**
1829  * Validate metadata options as set by AVOption system.
1830  * These values can optionally be changed per-frame.
1831  *
1832  * @param s  AC-3 encoder private context
1833  */
1834 int ff_ac3_validate_metadata(AC3EncodeContext *s)
1835 {
1836     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1837     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1838
1839     opt->audio_production_info = 0;
1840     opt->extended_bsi_1        = 0;
1841     opt->extended_bsi_2        = 0;
1842     opt->eac3_mixing_metadata  = 0;
1843     opt->eac3_info_metadata    = 0;
1844
1845     /* determine mixing metadata / xbsi1 use */
1846     if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_STEREO && opt->preferred_stereo_downmix != AC3ENC_OPT_NONE) {
1847         opt->extended_bsi_1       = 1;
1848         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1849     }
1850     if (s->has_center &&
1851         (opt->ltrt_center_mix_level >= 0 || opt->loro_center_mix_level >= 0)) {
1852         opt->extended_bsi_1       = 1;
1853         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1854     }
1855     if (s->has_surround &&
1856         (opt->ltrt_surround_mix_level >= 0 || opt->loro_surround_mix_level >= 0)) {
1857         opt->extended_bsi_1       = 1;
1858         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1859     }
1860
1861     if (s->eac3) {
1862         /* determine info metadata use */
1863         if (avctx->audio_service_type != AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_MAIN)
1864             opt->eac3_info_metadata = 1;
1865         if (opt->copyright != AC3ENC_OPT_NONE || opt->original != AC3ENC_OPT_NONE)
1866             opt->eac3_info_metadata = 1;
1867         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO &&
1868             (opt->dolby_headphone_mode != AC3ENC_OPT_NONE || opt->dolby_surround_mode != AC3ENC_OPT_NONE))
1869             opt->eac3_info_metadata = 1;
1870         if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R && opt->dolby_surround_ex_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1871             opt->eac3_info_metadata = 1;
1872         if (opt->mixing_level != AC3ENC_OPT_NONE || opt->room_type != AC3ENC_OPT_NONE ||
1873             opt->ad_converter_type != AC3ENC_OPT_NONE) {
1874             opt->audio_production_info = 1;
1875             opt->eac3_info_metadata    = 1;
1876         }
1877     } else {
1878         /* determine audio production info use */
1879         if (opt->mixing_level != AC3ENC_OPT_NONE || opt->room_type != AC3ENC_OPT_NONE)
1880             opt->audio_production_info = 1;
1881
1882         /* determine xbsi2 use */
1883         if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R && opt->dolby_surround_ex_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1884             opt->extended_bsi_2 = 1;
1885         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO && opt->dolby_headphone_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1886             opt->extended_bsi_2 = 1;
1887         if (opt->ad_converter_type != AC3ENC_OPT_NONE)
1888             opt->extended_bsi_2 = 1;
1889     }
1890
1891     /* validate AC-3 mixing levels */
1892     if (!s->eac3) {
1893         if (s->has_center) {
1894             validate_mix_level(avctx, "center_mix_level", &opt->center_mix_level,
1895                             cmixlev_options, CMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1896                             &s->center_mix_level);
1897         }
1898         if (s->has_surround) {
1899             validate_mix_level(avctx, "surround_mix_level", &opt->surround_mix_level,
1900                             surmixlev_options, SURMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1901                             &s->surround_mix_level);
1902         }
1903     }
1904
1905     /* validate extended bsi 1 / mixing metadata */
1906     if (opt->extended_bsi_1 || opt->eac3_mixing_metadata) {
1907         /* default preferred stereo downmix */
1908         if (opt->preferred_stereo_downmix == AC3ENC_OPT_NONE)
1909             opt->preferred_stereo_downmix = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1910         if (!s->eac3 || s->has_center) {
1911             /* validate Lt/Rt center mix level */
1912             validate_mix_level(avctx, "ltrt_center_mix_level",
1913                                &opt->ltrt_center_mix_level, extmixlev_options,
1914                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1915                                &s->ltrt_center_mix_level);
1916             /* validate Lo/Ro center mix level */
1917             validate_mix_level(avctx, "loro_center_mix_level",
1918                                &opt->loro_center_mix_level, extmixlev_options,
1919                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1920                                &s->loro_center_mix_level);
1921         }
1922         if (!s->eac3 || s->has_surround) {
1923             /* validate Lt/Rt surround mix level */
1924             validate_mix_level(avctx, "ltrt_surround_mix_level",
1925                                &opt->ltrt_surround_mix_level, extmixlev_options,
1926                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1927                                &s->ltrt_surround_mix_level);
1928             /* validate Lo/Ro surround mix level */
1929             validate_mix_level(avctx, "loro_surround_mix_level",
1930                                &opt->loro_surround_mix_level, extmixlev_options,
1931                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1932                                &s->loro_surround_mix_level);
1933         }
1934     }
1935
1936     /* validate audio service type / channels combination */
1937     if ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE &&
1938          avctx->channels == 1) ||
1939         ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_COMMENTARY ||
1940           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_EMERGENCY  ||
1941           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_VOICE_OVER)
1942          && avctx->channels > 1)) {
1943         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid audio service type for the "
1944                                     "specified number of channels\n");
1945         return AVERROR(EINVAL);
1946     }
1947
1948     /* validate extended bsi 2 / info metadata */
1949     if (opt->extended_bsi_2 || opt->eac3_info_metadata) {
1950         /* default dolby headphone mode */
1951         if (opt->dolby_headphone_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1952             opt->dolby_headphone_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1953         /* default dolby surround ex mode */
1954         if (opt->dolby_surround_ex_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1955             opt->dolby_surround_ex_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1956         /* default A/D converter type */
1957         if (opt->ad_converter_type == AC3ENC_OPT_NONE)
1958             opt->ad_converter_type = AC3ENC_OPT_ADCONV_STANDARD;
1959     }
1960
1961     /* copyright & original defaults */
1962     if (!s->eac3 || opt->eac3_info_metadata) {
1963         /* default copyright */
1964         if (opt->copyright == AC3ENC_OPT_NONE)
1965             opt->copyright = AC3ENC_OPT_OFF;
1966         /* default original */
1967         if (opt->original == AC3ENC_OPT_NONE)
1968             opt->original = AC3ENC_OPT_ON;
1969     }
1970
1971     /* dolby surround mode default */
1972     if (!s->eac3 || opt->eac3_info_metadata) {
1973         if (opt->dolby_surround_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1974             opt->dolby_surround_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1975     }
1976
1977     /* validate audio production info */
1978     if (opt->audio_production_info) {
1979         if (opt->mixing_level == AC3ENC_OPT_NONE) {
1980             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "mixing_level must be set if "
1981                    "room_type is set\n");
1982             return AVERROR(EINVAL);
1983         }
1984         if (opt->mixing_level < 80) {
1985             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mixing level. must be between "
1986                    "80dB and 111dB\n");
1987             return AVERROR(EINVAL);
1988         }
1989         /* default room type */
1990         if (opt->room_type == AC3ENC_OPT_NONE)
1991             opt->room_type = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1992     }
1993
1994     /* set bitstream id for alternate bitstream syntax */
1995     if (!s->eac3 && (opt->extended_bsi_1 || opt->extended_bsi_2)) {
1996         if (s->bitstream_id > 8 && s->bitstream_id < 11) {
1997             static int warn_once = 1;
1998             if (warn_once) {
1999                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "alternate bitstream syntax is "
2000                        "not compatible with reduced samplerates. writing of "
2001                        "extended bitstream information will be disabled.\n");
2002                 warn_once = 0;
2003             }
2004         } else {
2005             s->bitstream_id = 6;
2006         }
2007     }
2008
2009     return 0;
2010 }
2011
2012
2013 /**
2014  * Finalize encoding and free any memory allocated by the encoder.
2015  *
2016  * @param avctx  Codec context
2017  */
2018 av_cold int ff_ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
2019 {
2020     int blk, ch;
2021     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2022
2023     av_freep(&s->windowed_samples);
2024     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
2025         av_freep(&s->planar_samples[ch]);
2026     av_freep(&s->planar_samples);
2027     av_freep(&s->bap_buffer);
2028     av_freep(&s->bap1_buffer);
2029     av_freep(&s->mdct_coef_buffer);
2030     av_freep(&s->fixed_coef_buffer);
2031     av_freep(&s->exp_buffer);
2032     av_freep(&s->grouped_exp_buffer);
2033     av_freep(&s->psd_buffer);
2034     av_freep(&s->band_psd_buffer);
2035     av_freep(&s->mask_buffer);
2036     av_freep(&s->qmant_buffer);
2037     av_freep(&s->cpl_coord_exp_buffer);
2038     av_freep(&s->cpl_coord_mant_buffer);
2039     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2040         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2041         av_freep(&block->mdct_coef);
2042         av_freep(&block->fixed_coef);
2043         av_freep(&block->exp);
2044         av_freep(&block->grouped_exp);
2045         av_freep(&block->psd);
2046         av_freep(&block->band_psd);
2047         av_freep(&block->mask);
2048         av_freep(&block->qmant);
2049         av_freep(&block->cpl_coord_exp);
2050         av_freep(&block->cpl_coord_mant);
2051     }
2052
2053     s->mdct_end(s);
2054
2055 #if FF_API_OLD_ENCODE_AUDIO
2056     av_freep(&avctx->coded_frame);
2057 #endif
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 = av_get_default_channel_layout(channels);
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     /* select a default bit rate if not set by the user */
2146     if (!avctx->bit_rate) {
2147         switch (s->fbw_channels) {
2148         case 1: avctx->bit_rate =  96000; break;
2149         case 2: avctx->bit_rate = 192000; break;
2150         case 3: avctx->bit_rate = 320000; break;
2151         case 4: avctx->bit_rate = 384000; break;
2152         case 5: avctx->bit_rate = 448000; break;
2153         }
2154     }
2155
2156     /* validate bit rate */
2157     if (s->eac3) {
2158         int max_br, min_br, wpf, min_br_dist, min_br_code;
2159         int num_blks_code, num_blocks, frame_samples;
2160
2161         /* calculate min/max bitrate */
2162         /* TODO: More testing with 3 and 2 blocks. All E-AC-3 samples I've
2163                  found use either 6 blocks or 1 block, even though 2 or 3 blocks
2164                  would work as far as the bit rate is concerned. */
2165         for (num_blks_code = 3; num_blks_code >= 0; num_blks_code--) {
2166             num_blocks = ((int[]){ 1, 2, 3, 6 })[num_blks_code];
2167             frame_samples  = AC3_BLOCK_SIZE * num_blocks;
2168             max_br = 2048 * s->sample_rate / frame_samples * 16;
2169             min_br = ((s->sample_rate + (frame_samples-1)) / frame_samples) * 16;
2170             if (avctx->bit_rate <= max_br)
2171                 break;
2172         }
2173         if (avctx->bit_rate < min_br || avctx->bit_rate > max_br) {
2174             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate. must be %d to %d "
2175                    "for this sample rate\n", min_br, max_br);
2176             return AVERROR(EINVAL);
2177         }
2178         s->num_blks_code = num_blks_code;
2179         s->num_blocks    = num_blocks;
2180
2181         /* calculate words-per-frame for the selected bitrate */
2182         wpf = (avctx->bit_rate / 16) * frame_samples / s->sample_rate;
2183         av_assert1(wpf > 0 && wpf <= 2048);
2184
2185         /* find the closest AC-3 bitrate code to the selected bitrate.
2186            this is needed for lookup tables for bandwidth and coupling
2187            parameter selection */
2188         min_br_code = -1;
2189         min_br_dist = INT_MAX;
2190         for (i = 0; i < 19; i++) {
2191             int br_dist = abs(ff_ac3_bitrate_tab[i] * 1000 - avctx->bit_rate);
2192             if (br_dist < min_br_dist) {
2193                 min_br_dist = br_dist;
2194                 min_br_code = i;
2195             }
2196         }
2197
2198         /* make sure the minimum frame size is below the average frame size */
2199         s->frame_size_code = min_br_code << 1;
2200         while (wpf > 1 && wpf * s->sample_rate / AC3_FRAME_SIZE * 16 > avctx->bit_rate)
2201             wpf--;
2202         s->frame_size_min = 2 * wpf;
2203     } else {
2204         int best_br = 0, best_code = 0, best_diff = INT_MAX;
2205         for (i = 0; i < 19; i++) {
2206             int br   = (ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift) * 1000;
2207             int diff = abs(br - avctx->bit_rate);
2208             if (diff < best_diff) {
2209                 best_br   = br;
2210                 best_code = i;
2211                 best_diff = diff;
2212             }
2213             if (!best_diff)
2214                 break;
2215         }
2216         avctx->bit_rate    = best_br;
2217         s->frame_size_code = best_code << 1;
2218         s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
2219         s->num_blks_code   = 0x3;
2220         s->num_blocks      = 6;
2221     }
2222     s->bit_rate   = avctx->bit_rate;
2223     s->frame_size = s->frame_size_min;
2224
2225     /* validate cutoff */
2226     if (avctx->cutoff < 0) {
2227         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid cutoff frequency\n");
2228         return AVERROR(EINVAL);
2229     }
2230     s->cutoff = avctx->cutoff;
2231     if (s->cutoff > (s->sample_rate >> 1))
2232         s->cutoff = s->sample_rate >> 1;
2233
2234     ret = ff_ac3_validate_metadata(s);
2235     if (ret)
2236         return ret;
2237
2238     s->rematrixing_enabled = s->options.stereo_rematrixing &&
2239                              (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO);
2240
2241     s->cpl_enabled = s->options.channel_coupling &&
2242                      s->channel_mode >= AC3_CHMODE_STEREO;
2243
2244     return 0;
2245 }
2246
2247
2248 /*
2249  * Set bandwidth for all channels.
2250  * The user can optionally supply a cutoff frequency. Otherwise an appropriate
2251  * default value will be used.
2252  */
2253 static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s)
2254 {
2255     int blk, ch, cpl_start;
2256
2257     if (s->cutoff) {
2258         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
2259         int fbw_coeffs;
2260         fbw_coeffs     = s->cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
2261         s->bandwidth_code = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
2262     } else {
2263         /* use default bandwidth setting */
2264         s->bandwidth_code = ac3_bandwidth_tab[s->fbw_channels-1][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2265     }
2266
2267     /* set number of coefficients for each channel */
2268     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2269         s->start_freq[ch] = 0;
2270         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2271             s->blocks[blk].end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
2272     }
2273     /* LFE channel always has 7 coefs */
2274     if (s->lfe_on) {
2275         s->start_freq[s->lfe_channel] = 0;
2276         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2277             s->blocks[blk].end_freq[ch] = 7;
2278     }
2279
2280     /* initialize coupling strategy */
2281     if (s->cpl_enabled) {
2282         if (s->options.cpl_start != AC3ENC_OPT_AUTO) {
2283             cpl_start = s->options.cpl_start;
2284         } else {
2285             cpl_start = ac3_coupling_start_tab[s->channel_mode-2][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2286             if (cpl_start < 0) {
2287                 if (s->options.channel_coupling == AC3ENC_OPT_AUTO)
2288                     s->cpl_enabled = 0;
2289                 else
2290                     cpl_start = 15;
2291             }
2292         }
2293     }
2294     if (s->cpl_enabled) {
2295         int i, cpl_start_band, cpl_end_band;
2296         uint8_t *cpl_band_sizes = s->cpl_band_sizes;
2297
2298         cpl_end_band   = s->bandwidth_code / 4 + 3;
2299         cpl_start_band = av_clip(cpl_start, 0, FFMIN(cpl_end_band-1, 15));
2300
2301         s->num_cpl_subbands = cpl_end_band - cpl_start_band;
2302
2303         s->num_cpl_bands = 1;
2304         *cpl_band_sizes  = 12;
2305         for (i = cpl_start_band + 1; i < cpl_end_band; i++) {
2306             if (ff_eac3_default_cpl_band_struct[i]) {
2307                 *cpl_band_sizes += 12;
2308             } else {
2309                 s->num_cpl_bands++;
2310                 cpl_band_sizes++;
2311                 *cpl_band_sizes = 12;
2312             }
2313         }
2314
2315         s->start_freq[CPL_CH] = cpl_start_band * 12 + 37;
2316         s->cpl_end_freq       = cpl_end_band   * 12 + 37;
2317         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2318             s->blocks[blk].end_freq[CPL_CH] = s->cpl_end_freq;
2319     }
2320 }
2321
2322
2323 static av_cold int allocate_buffers(AC3EncodeContext *s)
2324 {
2325     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
2326     int blk, ch;
2327     int channels = s->channels + 1; /* includes coupling channel */
2328     int channel_blocks = channels * s->num_blocks;
2329     int total_coefs    = AC3_MAX_COEFS * channel_blocks;
2330
2331     if (s->allocate_sample_buffers(s))
2332         goto alloc_fail;
2333
2334     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap_buffer, total_coefs *
2335                      sizeof(*s->bap_buffer), alloc_fail);
2336     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap1_buffer, total_coefs *
2337                      sizeof(*s->bap1_buffer), alloc_fail);
2338     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->mdct_coef_buffer, total_coefs *
2339                       sizeof(*s->mdct_coef_buffer), alloc_fail);
2340     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->exp_buffer, total_coefs *
2341                      sizeof(*s->exp_buffer), alloc_fail);
2342     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->grouped_exp_buffer, channel_blocks * 128 *
2343                      sizeof(*s->grouped_exp_buffer), alloc_fail);
2344     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->psd_buffer, total_coefs *
2345                      sizeof(*s->psd_buffer), alloc_fail);
2346     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->band_psd_buffer, channel_blocks * 64 *
2347                      sizeof(*s->band_psd_buffer), alloc_fail);
2348     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mask_buffer, channel_blocks * 64 *
2349                      sizeof(*s->mask_buffer), alloc_fail);
2350     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->qmant_buffer, total_coefs *
2351                      sizeof(*s->qmant_buffer), alloc_fail);
2352     if (s->cpl_enabled) {
2353         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_exp_buffer, channel_blocks * 16 *
2354                          sizeof(*s->cpl_coord_exp_buffer), alloc_fail);
2355         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_mant_buffer, channel_blocks * 16 *
2356                          sizeof(*s->cpl_coord_mant_buffer), alloc_fail);
2357     }
2358     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2359         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2360         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mdct_coef, channels * sizeof(*block->mdct_coef),
2361                           alloc_fail);
2362         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->exp, channels * sizeof(*block->exp),
2363                           alloc_fail);
2364         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->grouped_exp, channels * sizeof(*block->grouped_exp),
2365                           alloc_fail);
2366         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->psd, channels * sizeof(*block->psd),
2367                           alloc_fail);
2368         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->band_psd, channels * sizeof(*block->band_psd),
2369                           alloc_fail);
2370         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mask, channels * sizeof(*block->mask),
2371                           alloc_fail);
2372         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->qmant, channels * sizeof(*block->qmant),
2373                           alloc_fail);
2374         if (s->cpl_enabled) {
2375             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_exp, channels * sizeof(*block->cpl_coord_exp),
2376                               alloc_fail);
2377             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_mant, channels * sizeof(*block->cpl_coord_mant),
2378                               alloc_fail);
2379         }
2380
2381         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
2382             /* arrangement: block, channel, coeff */
2383             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * channels + ch)];
2384             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2385             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * channels + ch)];
2386             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * channels + ch)];
2387             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2388             if (s->cpl_enabled) {
2389                 block->cpl_coord_exp[ch]  = &s->cpl_coord_exp_buffer [16  * (blk * channels + ch)];
2390                 block->cpl_coord_mant[ch] = &s->cpl_coord_mant_buffer[16  * (blk * channels + ch)];
2391             }
2392
2393             /* arrangement: channel, block, coeff */
2394             block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2395             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2396         }
2397     }
2398
2399     if (!s->fixed_point) {
2400         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->fixed_coef_buffer, total_coefs *
2401                           sizeof(*s->fixed_coef_buffer), alloc_fail);
2402         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2403             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2404             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2405                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2406             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2407                 block->fixed_coef[ch] = &s->fixed_coef_buffer[AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2408         }
2409     } else {
2410         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2411             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2412             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2413                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2414             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2415                 block->fixed_coef[ch] = (int32_t *)block->mdct_coef[ch];
2416         }
2417     }
2418
2419     return 0;
2420 alloc_fail:
2421     return AVERROR(ENOMEM);
2422 }
2423
2424
2425 av_cold int ff_ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
2426 {
2427     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2428     int ret, frame_size_58;
2429
2430     s->avctx = avctx;
2431
2432     s->eac3 = avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_EAC3;
2433
2434     ff_ac3_common_init();
2435
2436     ret = validate_options(s);
2437     if (ret)
2438         return ret;
2439
2440     avctx->frame_size = AC3_BLOCK_SIZE * s->num_blocks;
2441     avctx->delay      = AC3_BLOCK_SIZE;
2442
2443     s->bitstream_mode = avctx->audio_service_type;
2444     if (s->bitstream_mode == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE)
2445         s->bitstream_mode = 0x7;
2446
2447     s->bits_written    = 0;
2448     s->samples_written = 0;
2449
2450     /* calculate crc_inv for both possible frame sizes */
2451     frame_size_58 = (( s->frame_size    >> 2) + ( s->frame_size    >> 4)) << 1;
2452     s->crc_inv[0] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2453     if (s->bit_alloc.sr_code == 1) {
2454         frame_size_58 = (((s->frame_size+2) >> 2) + ((s->frame_size+2) >> 4)) << 1;
2455         s->crc_inv[1] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2456     }
2457
2458     /* set function pointers */
2459     if (CONFIG_AC3_FIXED_ENCODER && s->fixed_point) {
2460         s->mdct_end                     = ff_ac3_fixed_mdct_end;
2461         s->mdct_init                    = ff_ac3_fixed_mdct_init;
2462         s->allocate_sample_buffers      = ff_ac3_fixed_allocate_sample_buffers;
2463     } else if (CONFIG_AC3_ENCODER || CONFIG_EAC3_ENCODER) {
2464         s->mdct_end                     = ff_ac3_float_mdct_end;
2465         s->mdct_init                    = ff_ac3_float_mdct_init;
2466         s->allocate_sample_buffers      = ff_ac3_float_allocate_sample_buffers;
2467     }
2468     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
2469         s->output_frame_header = ff_eac3_output_frame_header;
2470     else
2471         s->output_frame_header = ac3_output_frame_header;
2472
2473     set_bandwidth(s);
2474
2475     exponent_init(s);
2476
2477     bit_alloc_init(s);
2478
2479     ret = s->mdct_init(s);
2480     if (ret)
2481         goto init_fail;
2482
2483     ret = allocate_buffers(s);
2484     if (ret)
2485         goto init_fail;
2486
2487 #if FF_API_OLD_ENCODE_AUDIO
2488     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
2489     if (!avctx->coded_frame) {
2490         ret = AVERROR(ENOMEM);
2491         goto init_fail;
2492     }
2493 #endif
2494
2495     ff_dsputil_init(&s->dsp, avctx);
2496     avpriv_float_dsp_init(&s->fdsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
2497     ff_ac3dsp_init(&s->ac3dsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
2498
2499     dprint_options(s);
2500
2501     return 0;
2502 init_fail:
2503     ff_ac3_encode_close(avctx);
2504     return ret;
2505 }