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

   1 /*
   2  * The simplest AC-3 encoder
   3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * The simplest AC-3 encoder.
  25  */
  26 //#define DEBUG
  27
  28 #include "libavcore/audioconvert.h"
  29 #include "libavutil/crc.h"
  30 #include "avcodec.h"
  31 #include "libavutil/common.h" /* for av_reverse */
  32 #include "put_bits.h"
  33 #include "ac3.h"
  34 #include "audioconvert.h"
  35
  36 typedef struct AC3EncodeContext {
  37     PutBitContext pb;                       ///< bitstream writer context
  38
  39     int bitstream_id;                       ///< bitstream id                           (bsid)
  40     int bitstream_mode;                     ///< bitstream mode                         (bsmod)
  41
  42     int bit_rate;                           ///< target bit rate, in bits-per-second
  43     int sample_rate;                        ///< sampling frequency, in Hz
  44
  45     int frame_size_min;                     ///< minimum frame size in case rounding is necessary
  46     int frame_size;                         ///< current frame size in words
  47     int frame_size_code;                    ///< frame size code                        (frmsizecod)
  48     int bits_written;                       ///< bit count    (used to avg. bitrate)
  49     int samples_written;                    ///< sample count (used to avg. bitrate)
  50
  51     int fbw_channels;                       ///< number of full-bandwidth channels      (nfchans)
  52     int channels;                           ///< total number of channels               (nchans)
  53     int lfe_on;                             ///< indicates if there is an LFE channel   (lfeon)
  54     int lfe_channel;                        ///< channel index of the LFE channel
  55     int channel_mode;                       ///< channel mode                           (acmod)
  56     const uint8_t *channel_map;             ///< channel map used to reorder channels
  57
  58     int bandwidth_code[AC3_MAX_CHANNELS];   ///< bandwidth code (0 to 60)               (chbwcod)
  59     int nb_coefs[AC3_MAX_CHANNELS];
  60
  61     /* bitrate allocation control */
  62     int slow_gain_code;                     ///< slow gain code                         (sgaincod)
  63     int slow_decay_code;                    ///< slow decay code                        (sdcycod)
  64     int fast_decay_code;                    ///< fast decay code                        (fdcycod)
  65     int db_per_bit_code;                    ///< dB/bit code                            (dbpbcod)
  66     int floor_code;                         ///< floor code                             (floorcod)
  67     AC3BitAllocParameters bit_alloc;        ///< bit allocation parameters
  68     int coarse_snr_offset;                  ///< coarse SNR offsets                     (csnroffst)
  69     int fast_gain_code[AC3_MAX_CHANNELS];   ///< fast gain codes (signal-to-mask ratio) (fgaincod)
  70     int fine_snr_offset[AC3_MAX_CHANNELS];  ///< fine SNR offsets                       (fsnroffst)
  71
  72     /* mantissa encoding */
  73     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
  74
  75     int16_t last_samples[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_BLOCK_SIZE]; ///< last 256 samples from previous frame
  76 } AC3EncodeContext;
  77
  78 static int16_t costab[64];
  79 static int16_t sintab[64];
  80 static int16_t xcos1[128];
  81 static int16_t xsin1[128];
  82
  83 #define MDCT_NBITS 9
  84 #define MDCT_SAMPLES (1 << MDCT_NBITS)
  85
  86 /* new exponents are sent if their Norm 1 exceed this number */
  87 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 1000
  88
  89 static inline int16_t fix15(float a)
  90 {
  91     int v;
  92     v = (int)(a * (float)(1 << 15));
  93     if (v < -32767)
  94         v = -32767;
  95     else if (v > 32767)
  96         v = 32767;
  97     return v;
  98 }
  99
 100 typedef struct IComplex {
 101     int16_t re,im;
 102 } IComplex;
 103
 104 static av_cold void fft_init(int ln)
 105 {
 106     int i, n;
 107     float alpha;
 108
 109     n = 1 << ln;
 110
 111     for(i=0;i<(n/2);i++) {
 112         alpha = 2 * M_PI * (float)i / (float)n;
 113         costab[i] = fix15(cos(alpha));
 114         sintab[i] = fix15(sin(alpha));
 115     }
 116 }
 117
 118 static av_cold void mdct_init(int nbits)
 119 {
 120     int i;
 121     float alpha;
 122     int n  = 1 << nbits;
 123     int n4 = n >> 2;
 124
 125     fft_init(nbits - 2);
 126
 127     for(i=0;i<n4;i++) {
 128         alpha = 2 * M_PI * (i + 1.0 / 8.0) / n;
 129         xcos1[i] = fix15(-cos(alpha));
 130         xsin1[i] = fix15(-sin(alpha));
 131     }
 132 }
 133
 134 /* butter fly op */
 135 #define BF(pre, pim, qre, qim, pre1, pim1, qre1, qim1) \
 136 {\
 137   int ax, ay, bx, by;\
 138   bx=pre1;\
 139   by=pim1;\
 140   ax=qre1;\
 141   ay=qim1;\
 142   pre = (bx + ax) >> 1;\
 143   pim = (by + ay) >> 1;\
 144   qre = (bx - ax) >> 1;\
 145   qim = (by - ay) >> 1;\
 146 }
 147
 148 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
 149 {\
 150    pre = (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim)) >> 15;\
 151    pim = (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim)) >> 15;\
 152 }
 153
 154
 155 /* do a 2^n point complex fft on 2^ln points. */
 156 static void fft(IComplex *z, int ln)
 157 {
 158     int        j, l, np, np2;
 159     int        nblocks, nloops;
 160     register IComplex *p,*q;
 161     int tmp_re, tmp_im;
 162
 163     np = 1 << ln;
 164
 165     /* reverse */
 166     for(j=0;j<np;j++) {
 167         int k = av_reverse[j] >> (8 - ln);
 168         if (k < j)
 169             FFSWAP(IComplex, z[k], z[j]);
 170     }
 171
 172     /* pass 0 */
 173
 174     p=&z[0];
 175     j=(np >> 1);
 176     do {
 177         BF(p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im,
 178            p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im);
 179         p+=2;
 180     } while (--j != 0);
 181
 182     /* pass 1 */
 183
 184     p=&z[0];
 185     j=np >> 2;
 186     do {
 187         BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im,
 188            p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
 189         BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im,
 190            p[1].re, p[1].im, p[3].im, -p[3].re);
 191         p+=4;
 192     } while (--j != 0);
 193
 194     /* pass 2 .. ln-1 */
 195
 196     nblocks = np >> 3;
 197     nloops = 1 << 2;
 198     np2 = np >> 1;
 199     do {
 200         p = z;
 201         q = z + nloops;
 202         for (j = 0; j < nblocks; ++j) {
 203
 204             BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
 205                p->re, p->im, q->re, q->im);
 206
 207             p++;
 208             q++;
 209             for(l = nblocks; l < np2; l += nblocks) {
 210                 CMUL(tmp_re, tmp_im, costab[l], -sintab[l], q->re, q->im);
 211                 BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
 212                    p->re, p->im, tmp_re, tmp_im);
 213                 p++;
 214                 q++;
 215             }
 216             p += nloops;
 217             q += nloops;
 218         }
 219         nblocks = nblocks >> 1;
 220         nloops = nloops << 1;
 221     } while (nblocks != 0);
 222 }
 223
 224 /* do a 512 point mdct */
 225 static void mdct512(int32_t *out, int16_t *in)
 226 {
 227     int i, re, im, re1, im1;
 228     int16_t rot[MDCT_SAMPLES];
 229     IComplex x[MDCT_SAMPLES/4];
 230
 231     /* shift to simplify computations */
 232     for(i=0;i<MDCT_SAMPLES/4;i++)
 233         rot[i] = -in[i + 3*MDCT_SAMPLES/4];
 234     for(i=MDCT_SAMPLES/4;i<MDCT_SAMPLES;i++)
 235         rot[i] = in[i - MDCT_SAMPLES/4];
 236
 237     /* pre rotation */
 238     for(i=0;i<MDCT_SAMPLES/4;i++) {
 239         re = ((int)rot[2*i] - (int)rot[MDCT_SAMPLES-1-2*i]) >> 1;
 240         im = -((int)rot[MDCT_SAMPLES/2+2*i] - (int)rot[MDCT_SAMPLES/2-1-2*i]) >> 1;
 241         CMUL(x[i].re, x[i].im, re, im, -xcos1[i], xsin1[i]);
 242     }
 243
 244     fft(x, MDCT_NBITS - 2);
 245
 246     /* post rotation */
 247     for(i=0;i<MDCT_SAMPLES/4;i++) {
 248         re = x[i].re;
 249         im = x[i].im;
 250         CMUL(re1, im1, re, im, xsin1[i], xcos1[i]);
 251         out[2*i] = im1;
 252         out[MDCT_SAMPLES/2-1-2*i] = re1;
 253     }
 254 }
 255
 256 /* XXX: use another norm ? */
 257 static int calc_exp_diff(uint8_t *exp1, uint8_t *exp2, int n)
 258 {
 259     int sum, i;
 260     sum = 0;
 261     for(i=0;i<n;i++) {
 262         sum += abs(exp1[i] - exp2[i]);
 263     }
 264     return sum;
 265 }
 266
 267 static void compute_exp_strategy(uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
 268                                  uint8_t exp[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS],
 269                                  int ch, int is_lfe)
 270 {
 271     int i, j;
 272     int exp_diff;
 273
 274     /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
 275        reused in the next frame */
 276     exp_strategy[0][ch] = EXP_NEW;
 277     for(i=1;i<AC3_MAX_BLOCKS;i++) {
 278         exp_diff = calc_exp_diff(exp[i][ch], exp[i-1][ch], AC3_MAX_COEFS);
 279         if (exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
 280             exp_strategy[i][ch] = EXP_NEW;
 281         else
 282             exp_strategy[i][ch] = EXP_REUSE;
 283     }
 284     if (is_lfe)
 285         return;
 286
 287     /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
 288        recoded, we use a coarse encoding */
 289     i = 0;
 290     while (i < AC3_MAX_BLOCKS) {
 291         j = i + 1;
 292         while (j < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[j][ch] == EXP_REUSE)
 293             j++;
 294         switch(j - i) {
 295         case 1:
 296             exp_strategy[i][ch] = EXP_D45;
 297             break;
 298         case 2:
 299         case 3:
 300             exp_strategy[i][ch] = EXP_D25;
 301             break;
 302         default:
 303             exp_strategy[i][ch] = EXP_D15;
 304             break;
 305         }
 306         i = j;
 307     }
 308 }
 309
 310 /* set exp[i] to min(exp[i], exp1[i]) */
 311 static void exponent_min(uint8_t exp[AC3_MAX_COEFS], uint8_t exp1[AC3_MAX_COEFS], int n)
 312 {
 313     int i;
 314
 315     for(i=0;i<n;i++) {
 316         if (exp1[i] < exp[i])
 317             exp[i] = exp1[i];
 318     }
 319 }
 320
 321 /* update the exponents so that they are the ones the decoder will
 322    decode. Return the number of bits used to code the exponents */
 323 static int encode_exp(uint8_t encoded_exp[AC3_MAX_COEFS],
 324                       uint8_t exp[AC3_MAX_COEFS],
 325                       int nb_exps,
 326                       int exp_strategy)
 327 {
 328     int group_size, nb_groups, i, j, k, exp_min;
 329     uint8_t exp1[AC3_MAX_COEFS];
 330
 331     switch(exp_strategy) {
 332     case EXP_D15:
 333         group_size = 1;
 334         break;
 335     case EXP_D25:
 336         group_size = 2;
 337         break;
 338     default:
 339     case EXP_D45:
 340         group_size = 4;
 341         break;
 342     }
 343     nb_groups = ((nb_exps + (group_size * 3) - 4) / (3 * group_size)) * 3;
 344
 345     /* for each group, compute the minimum exponent */
 346     exp1[0] = exp[0]; /* DC exponent is handled separately */
 347     k = 1;
 348     for(i=1;i<=nb_groups;i++) {
 349         exp_min = exp[k];
 350         assert(exp_min >= 0 && exp_min <= 24);
 351         for(j=1;j<group_size;j++) {
 352             if (exp[k+j] < exp_min)
 353                 exp_min = exp[k+j];
 354         }
 355         exp1[i] = exp_min;
 356         k += group_size;
 357     }
 358
 359     /* constraint for DC exponent */
 360     if (exp1[0] > 15)
 361         exp1[0] = 15;
 362
 363     /* Decrease the delta between each groups to within 2
 364      * so that they can be differentially encoded */
 365     for (i=1;i<=nb_groups;i++)
 366         exp1[i] = FFMIN(exp1[i], exp1[i-1] + 2);
 367     for (i=nb_groups-1;i>=0;i--)
 368         exp1[i] = FFMIN(exp1[i], exp1[i+1] + 2);
 369
 370     /* now we have the exponent values the decoder will see */
 371     encoded_exp[0] = exp1[0];
 372     k = 1;
 373     for(i=1;i<=nb_groups;i++) {
 374         for(j=0;j<group_size;j++) {
 375             encoded_exp[k+j] = exp1[i];
 376         }
 377         k += group_size;
 378     }
 379
 380     return 4 + (nb_groups / 3) * 7;
 381 }
 382
 383 /* return the size in bits taken by the mantissa */
 384 static int compute_mantissa_size(AC3EncodeContext *s, uint8_t *m, int nb_coefs)
 385 {
 386     int bits, mant, i;
 387
 388     bits = 0;
 389     for(i=0;i<nb_coefs;i++) {
 390         mant = m[i];
 391         switch(mant) {
 392         case 0:
 393             /* nothing */
 394             break;
 395         case 1:
 396             /* 3 mantissa in 5 bits */
 397             if (s->mant1_cnt == 0)
 398                 bits += 5;
 399             if (++s->mant1_cnt == 3)
 400                 s->mant1_cnt = 0;
 401             break;
 402         case 2:
 403             /* 3 mantissa in 7 bits */
 404             if (s->mant2_cnt == 0)
 405                 bits += 7;
 406             if (++s->mant2_cnt == 3)
 407                 s->mant2_cnt = 0;
 408             break;
 409         case 3:
 410             bits += 3;
 411             break;
 412         case 4:
 413             /* 2 mantissa in 7 bits */
 414             if (s->mant4_cnt == 0)
 415                 bits += 7;
 416             if (++s->mant4_cnt == 2)
 417                 s->mant4_cnt = 0;
 418             break;
 419         case 14:
 420             bits += 14;
 421             break;
 422         case 15:
 423             bits += 16;
 424             break;
 425         default:
 426             bits += mant - 1;
 427             break;
 428         }
 429     }
 430     return bits;
 431 }
 432
 433
 434 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s,
 435                               uint8_t encoded_exp[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS],
 436                               uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
 437                               int16_t psd[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS],
 438                               int16_t mask[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][50])
 439 {
 440     int blk, ch;
 441     int16_t band_psd[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][50];
 442
 443     for(blk=0; blk<AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 444         for(ch=0;ch<s->channels;ch++) {
 445             if(exp_strategy[blk][ch] == EXP_REUSE) {
 446                 memcpy(psd[blk][ch], psd[blk-1][ch], AC3_MAX_COEFS*sizeof(int16_t));
 447                 memcpy(mask[blk][ch], mask[blk-1][ch], 50*sizeof(int16_t));
 448             } else {
 449                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(encoded_exp[blk][ch], 0,
 450                                           s->nb_coefs[ch],
 451                                           psd[blk][ch], band_psd[blk][ch]);
 452                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, band_psd[blk][ch],
 453                                            0, s->nb_coefs[ch],
 454                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
 455                                            ch == s->lfe_channel,
 456                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
 457                                            mask[blk][ch]);
 458             }
 459         }
 460     }
 461 }
 462
 463 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s,
 464                      int16_t mask[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][50],
 465                      int16_t psd[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS],
 466                      uint8_t bap[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS],
 467                      int frame_bits, int coarse_snr_offset, int fine_snr_offset)
 468 {
 469     int i, ch;
 470     int snr_offset;
 471
 472     snr_offset = (((coarse_snr_offset - 15) << 4) + fine_snr_offset) << 2;
 473
 474     /* compute size */
 475     for(i=0;i<AC3_MAX_BLOCKS;i++) {
 476         s->mant1_cnt = 0;
 477         s->mant2_cnt = 0;
 478         s->mant4_cnt = 0;
 479         for(ch=0;ch<s->channels;ch++) {
 480             ff_ac3_bit_alloc_calc_bap(mask[i][ch], psd[i][ch], 0,
 481                                       s->nb_coefs[ch], snr_offset,
 482                                       s->bit_alloc.floor, ff_ac3_bap_tab,
 483                                       bap[i][ch]);
 484             frame_bits += compute_mantissa_size(s, bap[i][ch],
 485                                                  s->nb_coefs[ch]);
 486         }
 487     }
 488     return 16 * s->frame_size - frame_bits;
 489 }
 490
 491 #define SNR_INC1 4
 492
 493 static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s,
 494                                   uint8_t bap[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS],
 495                                   uint8_t encoded_exp[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS],
 496                                   uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
 497                                   int frame_bits)
 498 {
 499     int i, ch;
 500     int coarse_snr_offset, fine_snr_offset;
 501     uint8_t bap1[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS];
 502     int16_t psd[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS];
 503     int16_t mask[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][50];
 504     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
 505
 506     /* init default parameters */
 507     s->slow_decay_code = 2;
 508     s->fast_decay_code = 1;
 509     s->slow_gain_code = 1;
 510     s->db_per_bit_code = 2;
 511     s->floor_code = 4;
 512     for(ch=0;ch<s->channels;ch++)
 513         s->fast_gain_code[ch] = 4;
 514
 515     /* compute real values */
 516     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 517     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 518     s->bit_alloc.slow_gain = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
 519     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
 520     s->bit_alloc.floor = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
 521
 522     /* header size */
 523     frame_bits += 65;
 524     // if (s->channel_mode == 2)
 525     //    frame_bits += 2;
 526     frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
 527
 528     /* audio blocks */
 529     for(i=0;i<AC3_MAX_BLOCKS;i++) {
 530         frame_bits += s->fbw_channels * 2 + 2; /* blksw * c, dithflag * c, dynrnge, cplstre */
 531         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
 532             frame_bits++; /* rematstr */
 533             if(i==0) frame_bits += 4;
 534         }
 535         frame_bits += 2 * s->fbw_channels; /* chexpstr[2] * c */
 536         if (s->lfe_on)
 537             frame_bits++; /* lfeexpstr */
 538         for(ch=0;ch<s->fbw_channels;ch++) {
 539             if (exp_strategy[i][ch] != EXP_REUSE)
 540                 frame_bits += 6 + 2; /* chbwcod[6], gainrng[2] */
 541         }
 542         frame_bits++; /* baie */
 543         frame_bits++; /* snr */
 544         frame_bits += 2; /* delta / skip */
 545     }
 546     frame_bits++; /* cplinu for block 0 */
 547     /* bit alloc info */
 548     /* sdcycod[2], fdcycod[2], sgaincod[2], dbpbcod[2], floorcod[3] */
 549     /* csnroffset[6] */
 550     /* (fsnoffset[4] + fgaincod[4]) * c */
 551     frame_bits += 2*4 + 3 + 6 + s->channels * (4 + 3);
 552
 553     /* auxdatae, crcrsv */
 554     frame_bits += 2;
 555
 556     /* CRC */
 557     frame_bits += 16;
 558
 559     /* calculate psd and masking curve before doing bit allocation */
 560     bit_alloc_masking(s, encoded_exp, exp_strategy, psd, mask);
 561
 562     /* now the big work begins : do the bit allocation. Modify the snr
 563        offset until we can pack everything in the requested frame size */
 564
 565     coarse_snr_offset = s->coarse_snr_offset;
 566     while (coarse_snr_offset >= 0 &&
 567            bit_alloc(s, mask, psd, bap, frame_bits, coarse_snr_offset, 0) < 0)
 568         coarse_snr_offset -= SNR_INC1;
 569     if (coarse_snr_offset < 0) {
 570         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Bit allocation failed. Try increasing the bitrate.\n");
 571         return -1;
 572     }
 573     while ((coarse_snr_offset + SNR_INC1) <= 63 &&
 574            bit_alloc(s, mask, psd, bap1, frame_bits,
 575                      coarse_snr_offset + SNR_INC1, 0) >= 0) {
 576         coarse_snr_offset += SNR_INC1;
 577         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
 578     }
 579     while ((coarse_snr_offset + 1) <= 63 &&
 580            bit_alloc(s, mask, psd, bap1, frame_bits, coarse_snr_offset + 1, 0) >= 0) {
 581         coarse_snr_offset++;
 582         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
 583     }
 584
 585     fine_snr_offset = 0;
 586     while ((fine_snr_offset + SNR_INC1) <= 15 &&
 587            bit_alloc(s, mask, psd, bap1, frame_bits,
 588                      coarse_snr_offset, fine_snr_offset + SNR_INC1) >= 0) {
 589         fine_snr_offset += SNR_INC1;
 590         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
 591     }
 592     while ((fine_snr_offset + 1) <= 15 &&
 593            bit_alloc(s, mask, psd, bap1, frame_bits,
 594                      coarse_snr_offset, fine_snr_offset + 1) >= 0) {
 595         fine_snr_offset++;
 596         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
 597     }
 598
 599     s->coarse_snr_offset = coarse_snr_offset;
 600     for(ch=0;ch<s->channels;ch++)
 601         s->fine_snr_offset[ch] = fine_snr_offset;
 602
 603     return 0;
 604 }
 605
 606 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
 607                                     int64_t *channel_layout)
 608 {
 609     int ch_layout;
 610
 611     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
 612         return -1;
 613     if ((uint64_t)*channel_layout > 0x7FF)
 614         return -1;
 615     ch_layout = *channel_layout;
 616     if (!ch_layout)
 617         ch_layout = avcodec_guess_channel_layout(channels, CODEC_ID_AC3, NULL);
 618     if (av_get_channel_layout_nb_channels(ch_layout) != channels)
 619         return -1;
 620
 621     s->lfe_on       = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
 622     s->channels     = channels;
 623     s->fbw_channels = channels - s->lfe_on;
 624     s->lfe_channel  = s->lfe_on ? s->fbw_channels : -1;
 625     if (s->lfe_on)
 626         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
 627
 628     switch (ch_layout) {
 629     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
 630     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
 631     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
 632     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
 633     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
 634     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
 635     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
 636     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
 637     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
 638     default:
 639         return -1;
 640     }
 641
 642     s->channel_map = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
 643     *channel_layout = ch_layout;
 644     if (s->lfe_on)
 645         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
 646
 647     return 0;
 648 }
 649
 650 static av_cold int AC3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 651 {
 652     int freq = avctx->sample_rate;
 653     int bitrate = avctx->bit_rate;
 654     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
 655     int i, j, ch;
 656     int bw_code;
 657
 658     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
 659
 660     ac3_common_init();
 661
 662     if (!avctx->channel_layout) {
 663         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
 664                                       "encoder will guess the layout, but it "
 665                                       "might be incorrect.\n");
 666     }
 667     if (set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout)) {
 668         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
 669         return -1;
 670     }
 671
 672     /* frequency */
 673     for(i=0;i<3;i++) {
 674         for(j=0;j<3;j++)
 675             if ((ff_ac3_sample_rate_tab[j] >> i) == freq)
 676                 goto found;
 677     }
 678     return -1;
 679  found:
 680     s->sample_rate = freq;
 681     s->bit_alloc.sr_shift = i;
 682     s->bit_alloc.sr_code = j;
 683     s->bitstream_id = 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
 684     s->bitstream_mode = 0; /* complete main audio service */
 685
 686     /* bitrate & frame size */
 687     for(i=0;i<19;i++) {
 688         if ((ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift)*1000 == bitrate)
 689             break;
 690     }
 691     if (i == 19)
 692         return -1;
 693     s->bit_rate = bitrate;
 694     s->frame_size_code = i << 1;
 695     s->frame_size_min = ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
 696     s->bits_written = 0;
 697     s->samples_written = 0;
 698     s->frame_size = s->frame_size_min;
 699
 700     /* bit allocation init */
 701     if(avctx->cutoff) {
 702         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
 703         int cutoff = av_clip(avctx->cutoff, 1, s->sample_rate >> 1);
 704         int fbw_coeffs = cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
 705         bw_code = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
 706     } else {
 707         /* use default bandwidth setting */
 708         /* XXX: should compute the bandwidth according to the frame
 709            size, so that we avoid annoying high frequency artifacts */
 710         bw_code = 50;
 711     }
 712     for(ch=0;ch<s->fbw_channels;ch++) {
 713         /* bandwidth for each channel */
 714         s->bandwidth_code[ch] = bw_code;
 715         s->nb_coefs[ch] = bw_code * 3 + 73;
 716     }
 717     if (s->lfe_on) {
 718         s->nb_coefs[s->lfe_channel] = 7; /* fixed */
 719     }
 720     /* initial snr offset */
 721     s->coarse_snr_offset = 40;
 722
 723     mdct_init(9);
 724
 725     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 726     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
 727
 728     return 0;
 729 }
 730
 731 /* output the AC-3 frame header */
 732 static void output_frame_header(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
 733 {
 734     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
 735
 736     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77); /* frame header */
 737     put_bits(&s->pb, 16, 0); /* crc1: will be filled later */
 738     put_bits(&s->pb, 2, s->bit_alloc.sr_code);
 739     put_bits(&s->pb, 6, s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min));
 740     put_bits(&s->pb, 5, s->bitstream_id);
 741     put_bits(&s->pb, 3, s->bitstream_mode);
 742     put_bits(&s->pb, 3, s->channel_mode);
 743     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
 744         put_bits(&s->pb, 2, 1); /* XXX -4.5 dB */
 745     if (s->channel_mode & 0x04)
 746         put_bits(&s->pb, 2, 1); /* XXX -6 dB */
 747     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 748         put_bits(&s->pb, 2, 0); /* surround not indicated */
 749     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
 750     put_bits(&s->pb, 5, 31); /* dialog norm: -31 db */
 751     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no compression control word */
 752     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no lang code */
 753     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no audio production info */
 754     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no copyright */
 755     put_bits(&s->pb, 1, 1); /* original bitstream */
 756     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no time code 1 */
 757     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no time code 2 */
 758     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no additional bit stream info */
 759 }
 760
 761 /* symetric quantization on 'levels' levels */
 762 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
 763 {
 764     int v;
 765
 766     if (c >= 0) {
 767         v = (levels * (c << e)) >> 24;
 768         v = (v + 1) >> 1;
 769         v = (levels >> 1) + v;
 770     } else {
 771         v = (levels * ((-c) << e)) >> 24;
 772         v = (v + 1) >> 1;
 773         v = (levels >> 1) - v;
 774     }
 775     assert (v >= 0 && v < levels);
 776     return v;
 777 }
 778
 779 /* asymetric quantization on 2^qbits levels */
 780 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
 781 {
 782     int lshift, m, v;
 783
 784     lshift = e + qbits - 24;
 785     if (lshift >= 0)
 786         v = c << lshift;
 787     else
 788         v = c >> (-lshift);
 789     /* rounding */
 790     v = (v + 1) >> 1;
 791     m = (1 << (qbits-1));
 792     if (v >= m)
 793         v = m - 1;
 794     assert(v >= -m);
 795     return v & ((1 << qbits)-1);
 796 }
 797
 798 /* Output one audio block. There are AC3_MAX_BLOCKS audio blocks in one AC-3
 799    frame */
 800 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s,
 801                                uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS],
 802                                uint8_t encoded_exp[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS],
 803                                uint8_t bap[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS],
 804                                int32_t mdct_coefs[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS],
 805                                int8_t global_exp[AC3_MAX_CHANNELS],
 806                                int block_num)
 807 {
 808     int ch, nb_groups, group_size, i, baie, rbnd;
 809     uint8_t *p;
 810     uint16_t qmant[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS];
 811     int exp0, exp1;
 812     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;
 813     uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr;
 814     int delta0, delta1, delta2;
 815
 816     for(ch=0;ch<s->fbw_channels;ch++)
 817         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* 512 point MDCT */
 818     for(ch=0;ch<s->fbw_channels;ch++)
 819         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* no dither */
 820     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no dynamic range */
 821     if (block_num == 0) {
 822         /* for block 0, even if no coupling, we must say it. This is a
 823            waste of bit :-) */
 824         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* coupling strategy present */
 825         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no coupling strategy */
 826     } else {
 827         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no new coupling strategy */
 828     }
 829
 830     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 831       {
 832         if(block_num==0)
 833           {
 834             /* first block must define rematrixing (rematstr)  */
 835             put_bits(&s->pb, 1, 1);
 836
 837             /* dummy rematrixing rematflg(1:4)=0 */
 838             for (rbnd=0;rbnd<4;rbnd++)
 839               put_bits(&s->pb, 1, 0);
 840           }
 841         else
 842           {
 843             /* no matrixing (but should be used in the future) */
 844             put_bits(&s->pb, 1, 0);
 845           }
 846       }
 847
 848     /* exponent strategy */
 849     for(ch=0;ch<s->fbw_channels;ch++) {
 850         put_bits(&s->pb, 2, exp_strategy[ch]);
 851     }
 852
 853     if (s->lfe_on) {
 854         put_bits(&s->pb, 1, exp_strategy[s->lfe_channel]);
 855     }
 856
 857     for(ch=0;ch<s->fbw_channels;ch++) {
 858         if (exp_strategy[ch] != EXP_REUSE)
 859             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code[ch]);
 860     }
 861
 862     /* exponents */
 863     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 864         switch(exp_strategy[ch]) {
 865         case EXP_REUSE:
 866             continue;
 867         case EXP_D15:
 868             group_size = 1;
 869             break;
 870         case EXP_D25:
 871             group_size = 2;
 872             break;
 873         default:
 874         case EXP_D45:
 875             group_size = 4;
 876             break;
 877         }
 878         nb_groups = (s->nb_coefs[ch] + (group_size * 3) - 4) / (3 * group_size);
 879         p = encoded_exp[ch];
 880
 881         /* first exponent */
 882         exp1 = *p++;
 883         put_bits(&s->pb, 4, exp1);
 884
 885         /* next ones are delta encoded */
 886         for(i=0;i<nb_groups;i++) {
 887             /* merge three delta in one code */
 888             exp0 = exp1;
 889             exp1 = p[0];
 890             p += group_size;
 891             delta0 = exp1 - exp0 + 2;
 892
 893             exp0 = exp1;
 894             exp1 = p[0];
 895             p += group_size;
 896             delta1 = exp1 - exp0 + 2;
 897
 898             exp0 = exp1;
 899             exp1 = p[0];
 900             p += group_size;
 901             delta2 = exp1 - exp0 + 2;
 902
 903             put_bits(&s->pb, 7, ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2);
 904         }
 905
 906         if (ch != s->lfe_channel)
 907             put_bits(&s->pb, 2, 0); /* no gain range info */
 908     }
 909
 910     /* bit allocation info */
 911     baie = (block_num == 0);
 912     put_bits(&s->pb, 1, baie);
 913     if (baie) {
 914         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
 915         put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
 916         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
 917         put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
 918         put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
 919     }
 920
 921     /* snr offset */
 922     put_bits(&s->pb, 1, baie); /* always present with bai */
 923     if (baie) {
 924         put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
 925         for(ch=0;ch<s->channels;ch++) {
 926             put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
 927             put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
 928         }
 929     }
 930
 931     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
 932     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
 933
 934     /* mantissa encoding : we use two passes to handle the grouping. A
 935        one pass method may be faster, but it would necessitate to
 936        modify the output stream. */
 937
 938     /* first pass: quantize */
 939     mant1_cnt = mant2_cnt = mant4_cnt = 0;
 940     qmant1_ptr = qmant2_ptr = qmant4_ptr = NULL;
 941
 942     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 943         int b, c, e, v;
 944
 945         for(i=0;i<s->nb_coefs[ch];i++) {
 946             c = mdct_coefs[ch][i];
 947             e = encoded_exp[ch][i] - global_exp[ch];
 948             b = bap[ch][i];
 949             switch(b) {
 950             case 0:
 951                 v = 0;
 952                 break;
 953             case 1:
 954                 v = sym_quant(c, e, 3);
 955                 switch(mant1_cnt) {
 956                 case 0:
 957                     qmant1_ptr = &qmant[ch][i];
 958                     v = 9 * v;
 959                     mant1_cnt = 1;
 960                     break;
 961                 case 1:
 962                     *qmant1_ptr += 3 * v;
 963                     mant1_cnt = 2;
 964                     v = 128;
 965                     break;
 966                 default:
 967                     *qmant1_ptr += v;
 968                     mant1_cnt = 0;
 969                     v = 128;
 970                     break;
 971                 }
 972                 break;
 973             case 2:
 974                 v = sym_quant(c, e, 5);
 975                 switch(mant2_cnt) {
 976                 case 0:
 977                     qmant2_ptr = &qmant[ch][i];
 978                     v = 25 * v;
 979                     mant2_cnt = 1;
 980                     break;
 981                 case 1:
 982                     *qmant2_ptr += 5 * v;
 983                     mant2_cnt = 2;
 984                     v = 128;
 985                     break;
 986                 default:
 987                     *qmant2_ptr += v;
 988                     mant2_cnt = 0;
 989                     v = 128;
 990                     break;
 991                 }
 992                 break;
 993             case 3:
 994                 v = sym_quant(c, e, 7);
 995                 break;
 996             case 4:
 997                 v = sym_quant(c, e, 11);
 998                 switch(mant4_cnt) {
 999                 case 0:
1000                     qmant4_ptr = &qmant[ch][i];
1001                     v = 11 * v;
1002                     mant4_cnt = 1;
1003                     break;
1004                 default:
1005                     *qmant4_ptr += v;
1006                     mant4_cnt = 0;
1007                     v = 128;
1008                     break;
1009                 }
1010                 break;
1011             case 5:
1012                 v = sym_quant(c, e, 15);
1013                 break;
1014             case 14:
1015                 v = asym_quant(c, e, 14);
1016                 break;
1017             case 15:
1018                 v = asym_quant(c, e, 16);
1019                 break;
1020             default:
1021                 v = asym_quant(c, e, b - 1);
1022                 break;
1023             }
1024             qmant[ch][i] = v;
1025         }
1026     }
1027
1028     /* second pass : output the values */
1029     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1030         int b, q;
1031
1032         for(i=0;i<s->nb_coefs[ch];i++) {
1033             q = qmant[ch][i];
1034             b = bap[ch][i];
1035             switch(b) {
1036             case 0:
1037                 break;
1038             case 1:
1039                 if (q != 128)
1040                     put_bits(&s->pb, 5, q);
1041                 break;
1042             case 2:
1043                 if (q != 128)
1044                     put_bits(&s->pb, 7, q);
1045                 break;
1046             case 3:
1047                 put_bits(&s->pb, 3, q);
1048                 break;
1049             case 4:
1050                 if (q != 128)
1051                     put_bits(&s->pb, 7, q);
1052                 break;
1053             case 14:
1054                 put_bits(&s->pb, 14, q);
1055                 break;
1056             case 15:
1057                 put_bits(&s->pb, 16, q);
1058                 break;
1059             default:
1060                 put_bits(&s->pb, b - 1, q);
1061                 break;
1062             }
1063         }
1064     }
1065 }
1066
1067 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1068
1069 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1070 {
1071     unsigned int c;
1072
1073     c = 0;
1074     while (a) {
1075         if (a & 1)
1076             c ^= b;
1077         a = a >> 1;
1078         b = b << 1;
1079         if (b & (1 << 16))
1080             b ^= poly;
1081     }
1082     return c;
1083 }
1084
1085 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1086 {
1087     unsigned int r;
1088     r = 1;
1089     while (n) {
1090         if (n & 1)
1091             r = mul_poly(r, a, poly);
1092         a = mul_poly(a, a, poly);
1093         n >>= 1;
1094     }
1095     return r;
1096 }
1097
1098
1099 /* compute log2(max(abs(tab[]))) */
1100 static int log2_tab(int16_t *tab, int n)
1101 {
1102     int i, v;
1103
1104     v = 0;
1105     for(i=0;i<n;i++) {
1106         v |= abs(tab[i]);
1107     }
1108     return av_log2(v);
1109 }
1110
1111 static void lshift_tab(int16_t *tab, int n, int lshift)
1112 {
1113     int i;
1114
1115     if (lshift > 0) {
1116         for(i=0;i<n;i++) {
1117             tab[i] <<= lshift;
1118         }
1119     } else if (lshift < 0) {
1120         lshift = -lshift;
1121         for(i=0;i<n;i++) {
1122             tab[i] >>= lshift;
1123         }
1124     }
1125 }
1126
1127 /* fill the end of the frame and compute the two crcs */
1128 static int output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1129 {
1130     int frame_size, frame_size_58, n, crc1, crc2, crc_inv;
1131     uint8_t *frame;
1132
1133     frame_size = s->frame_size; /* frame size in words */
1134     /* align to 8 bits */
1135     flush_put_bits(&s->pb);
1136     /* add zero bytes to reach the frame size */
1137     frame = s->pb.buf;
1138     n = 2 * s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
1139     assert(n >= 0);
1140     if(n>0)
1141       memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, n);
1142
1143     /* Now we must compute both crcs : this is not so easy for crc1
1144        because it is at the beginning of the data... */
1145     frame_size_58 = (frame_size >> 1) + (frame_size >> 3);
1146     crc1 = av_bswap16(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0,
1147                            frame + 4, 2 * frame_size_58 - 4));
1148     /* XXX: could precompute crc_inv */
1149     crc_inv = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (16 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
1150     crc1 = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1151     AV_WB16(frame+2,crc1);
1152
1153     crc2 = av_bswap16(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0,
1154                            frame + 2 * frame_size_58,
1155                            (frame_size - frame_size_58) * 2 - 2));
1156     AV_WB16(frame+2*frame_size-2,crc2);
1157
1158     //    printf("n=%d frame_size=%d\n", n, frame_size);
1159     return frame_size * 2;
1160 }
1161
1162 static int AC3_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
1163                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
1164 {
1165     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1166     const int16_t *samples = data;
1167     int i, j, k, v, ch;
1168     int16_t input_samples[AC3_WINDOW_SIZE];
1169     int32_t mdct_coef[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS];
1170     uint8_t exp[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS];
1171     uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS];
1172     uint8_t encoded_exp[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS];
1173     uint8_t bap[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_COEFS];
1174     int8_t exp_samples[AC3_MAX_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS];
1175     int frame_bits;
1176
1177     frame_bits = 0;
1178     for(ch=0;ch<s->channels;ch++) {
1179         int ich = s->channel_map[ch];
1180         /* fixed mdct to the six sub blocks & exponent computation */
1181         for(i=0;i<AC3_MAX_BLOCKS;i++) {
1182             const int16_t *sptr;
1183             int sinc;
1184
1185             /* compute input samples */
1186             memcpy(input_samples, s->last_samples[ich], AC3_BLOCK_SIZE * sizeof(int16_t));
1187             sinc = s->channels;
1188             sptr = samples + (sinc * AC3_BLOCK_SIZE * i) + ich;
1189             for(j=0;j<AC3_BLOCK_SIZE;j++) {
1190                 v = *sptr;
1191                 input_samples[j + AC3_BLOCK_SIZE] = v;
1192                 s->last_samples[ich][j] = v;
1193                 sptr += sinc;
1194             }
1195
1196             /* apply the MDCT window */
1197             for(j=0;j<AC3_BLOCK_SIZE;j++) {
1198                 input_samples[j] = MUL16(input_samples[j],
1199                                          ff_ac3_window[j]) >> 15;
1200                 input_samples[AC3_WINDOW_SIZE-j-1] = MUL16(input_samples[AC3_WINDOW_SIZE-j-1],
1201                                              ff_ac3_window[j]) >> 15;
1202             }
1203
1204             /* Normalize the samples to use the maximum available
1205                precision */
1206             v = 14 - log2_tab(input_samples, AC3_WINDOW_SIZE);
1207             if (v < 0)
1208                 v = 0;
1209             exp_samples[i][ch] = v - 9;
1210             lshift_tab(input_samples, AC3_WINDOW_SIZE, v);
1211
1212             /* do the MDCT */
1213             mdct512(mdct_coef[i][ch], input_samples);
1214
1215             /* compute "exponents". We take into account the
1216                normalization there */
1217             for(j=0;j<AC3_MAX_COEFS;j++) {
1218                 int e;
1219                 v = abs(mdct_coef[i][ch][j]);
1220                 if (v == 0)
1221                     e = 24;
1222                 else {
1223                     e = 23 - av_log2(v) + exp_samples[i][ch];
1224                     if (e >= 24) {
1225                         e = 24;
1226                         mdct_coef[i][ch][j] = 0;
1227                     }
1228                 }
1229                 exp[i][ch][j] = e;
1230             }
1231         }
1232
1233         compute_exp_strategy(exp_strategy, exp, ch, ch == s->lfe_channel);
1234
1235         /* compute the exponents as the decoder will see them. The
1236            EXP_REUSE case must be handled carefully : we select the
1237            min of the exponents */
1238         i = 0;
1239         while (i < AC3_MAX_BLOCKS) {
1240             j = i + 1;
1241             while (j < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[j][ch] == EXP_REUSE) {
1242                 exponent_min(exp[i][ch], exp[j][ch], s->nb_coefs[ch]);
1243                 j++;
1244             }
1245             frame_bits += encode_exp(encoded_exp[i][ch],
1246                                      exp[i][ch], s->nb_coefs[ch],
1247                                      exp_strategy[i][ch]);
1248             /* copy encoded exponents for reuse case */
1249             for(k=i+1;k<j;k++) {
1250                 memcpy(encoded_exp[k][ch], encoded_exp[i][ch],
1251                        s->nb_coefs[ch] * sizeof(uint8_t));
1252             }
1253             i = j;
1254         }
1255     }
1256
1257     /* adjust for fractional frame sizes */
1258     while(s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
1259         s->bits_written -= s->bit_rate;
1260         s->samples_written -= s->sample_rate;
1261     }
1262     s->frame_size = s->frame_size_min + (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
1263     s->bits_written += s->frame_size * 16;
1264     s->samples_written += AC3_FRAME_SIZE;
1265
1266     compute_bit_allocation(s, bap, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits);
1267     /* everything is known... let's output the frame */
1268     output_frame_header(s, frame);
1269
1270     for(i=0;i<AC3_MAX_BLOCKS;i++) {
1271         output_audio_block(s, exp_strategy[i], encoded_exp[i],
1272                            bap[i], mdct_coef[i], exp_samples[i], i);
1273     }
1274     return output_frame_end(s);
1275 }
1276
1277 static av_cold int AC3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1278 {
1279     av_freep(&avctx->coded_frame);
1280     return 0;
1281 }
1282
1283 #ifdef TEST
1284 /*************************************************************************/
1285 /* TEST */
1286
1287 #include "libavutil/lfg.h"
1288
1289 #define FN (MDCT_SAMPLES/4)
1290
1291 static void fft_test(AVLFG *lfg)
1292 {
1293     IComplex in[FN], in1[FN];
1294     int k, n, i;
1295     float sum_re, sum_im, a;
1296
1297     /* FFT test */
1298
1299     for(i=0;i<FN;i++) {
1300         in[i].re = av_lfg_get(lfg) % 65535 - 32767;
1301         in[i].im = av_lfg_get(lfg) % 65535 - 32767;
1302         in1[i] = in[i];
1303     }
1304     fft(in, 7);
1305
1306     /* do it by hand */
1307     for(k=0;k<FN;k++) {
1308         sum_re = 0;
1309         sum_im = 0;
1310         for(n=0;n<FN;n++) {
1311             a = -2 * M_PI * (n * k) / FN;
1312             sum_re += in1[n].re * cos(a) - in1[n].im * sin(a);
1313             sum_im += in1[n].re * sin(a) + in1[n].im * cos(a);
1314         }
1315         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%3d: %6d,%6d %6.0f,%6.0f\n",
1316                k, in[k].re, in[k].im, sum_re / FN, sum_im / FN);
1317     }
1318 }
1319
1320 static void mdct_test(AVLFG *lfg)
1321 {
1322     int16_t input[MDCT_SAMPLES];
1323     int32_t output[AC3_MAX_COEFS];
1324     float input1[MDCT_SAMPLES];
1325     float output1[AC3_MAX_COEFS];
1326     float s, a, err, e, emax;
1327     int i, k, n;
1328
1329     for(i=0;i<MDCT_SAMPLES;i++) {
1330         input[i] = (av_lfg_get(lfg) % 65535 - 32767) * 9 / 10;
1331         input1[i] = input[i];
1332     }
1333
1334     mdct512(output, input);
1335
1336     /* do it by hand */
1337     for(k=0;k<AC3_MAX_COEFS;k++) {
1338         s = 0;
1339         for(n=0;n<MDCT_SAMPLES;n++) {
1340             a = (2*M_PI*(2*n+1+MDCT_SAMPLES/2)*(2*k+1) / (4 * MDCT_SAMPLES));
1341             s += input1[n] * cos(a);
1342         }
1343         output1[k] = -2 * s / MDCT_SAMPLES;
1344     }
1345
1346     err = 0;
1347     emax = 0;
1348     for(i=0;i<AC3_MAX_COEFS;i++) {
1349         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%3d: %7d %7.0f\n", i, output[i], output1[i]);
1350         e = output[i] - output1[i];
1351         if (e > emax)
1352             emax = e;
1353         err += e * e;
1354     }
1355     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "err2=%f emax=%f\n", err / AC3_MAX_COEFS, emax);
1356 }
1357
1358 int main(void)
1359 {
1360     AVLFG lfg;
1361
1362     av_log_set_level(AV_LOG_DEBUG);
1363     mdct_init(9);
1364
1365     fft_test(&lfg);
1366     mdct_test(&lfg);
1367
1368     return 0;
1369 }
1370 #endif /* TEST */
1371
1372 AVCodec ac3_encoder = {
1373     "ac3",
1374     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1375     CODEC_ID_AC3,
1376     sizeof(AC3EncodeContext),
1377     AC3_encode_init,
1378     AC3_encode_frame,
1379     AC3_encode_close,
1380     NULL,
1381     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
1382     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("ATSC A/52A (AC-3)"),
1383     .channel_layouts = (const int64_t[]){
1384         AV_CH_LAYOUT_MONO,
1385         AV_CH_LAYOUT_STEREO,
1386         AV_CH_LAYOUT_2_1,
1387         AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
1388         AV_CH_LAYOUT_2_2,
1389         AV_CH_LAYOUT_QUAD,
1390         AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
1391         AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
1392         AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
1393        (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1394        (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1395        (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1396        (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1397        (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1398        (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1399        (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1400         AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
1401         AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
1402         0 },
1403 };