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

   1 /*
   2  * The simplest AC-3 encoder
   3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard
   4  * Copyright (c) 2006-2010 Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
   5  * Copyright (c) 2006-2010 Prakash Punnoor <prakash@punnoor.de>
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 /**
  25  * @file
  26  * The simplest AC-3 encoder.
  27  */
  28
  29 #include <stdint.h>
  30
  31 #include "libavutil/attributes.h"
  32 #include "libavutil/avassert.h"
  33 #include "libavutil/avstring.h"
  34 #include "libavutil/channel_layout.h"
  35 #include "libavutil/crc.h"
  36 #include "libavutil/internal.h"
  37 #include "libavutil/opt.h"
  38 #include "avcodec.h"
  39 #include "put_bits.h"
  40 #include "ac3dsp.h"
  41 #include "ac3.h"
  42 #include "fft.h"
  43 #include "ac3enc.h"
  44 #include "eac3enc.h"
  45
  46 typedef struct AC3Mant {
  47     int16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
  48     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
  49 } AC3Mant;
  50
  51 #define CMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
  52 static const float cmixlev_options[CMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  53     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB
  54 };
  55
  56 #define SURMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
  57 static const float surmixlev_options[SURMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  58     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
  59 };
  60
  61 #define EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS 8
  62 static const float extmixlev_options[EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  63     LEVEL_PLUS_3DB,  LEVEL_PLUS_1POINT5DB,  LEVEL_ONE,       LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
  64     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
  65 };
  66
  67
  68 /**
  69  * LUT for number of exponent groups.
  70  * exponent_group_tab[coupling][exponent strategy-1][number of coefficients]
  71  */
  72 static uint8_t exponent_group_tab[2][3][256];
  73
  74
  75 /**
  76  * List of supported channel layouts.
  77  */
  78 const uint64_t ff_ac3_channel_layouts[19] = {
  79      AV_CH_LAYOUT_MONO,
  80      AV_CH_LAYOUT_STEREO,
  81      AV_CH_LAYOUT_2_1,
  82      AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
  83      AV_CH_LAYOUT_2_2,
  84      AV_CH_LAYOUT_QUAD,
  85      AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
  86      AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
  87      AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
  88     (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  89     (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  90     (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  91     (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  92     (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  93     (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  94     (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  95      AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
  96      AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
  97      0
  98 };
  99
 100
 101 /**
 102  * LUT to select the bandwidth code based on the bit rate, sample rate, and
 103  * number of full-bandwidth channels.
 104  * bandwidth_tab[fbw_channels-1][sample rate code][bit rate code]
 105  */
 106 static const uint8_t ac3_bandwidth_tab[5][3][19] = {
 107 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
 108
 109     { {  0,  0,  0, 12, 16, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 110       {  0,  0,  0, 16, 20, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 111       {  0,  0,  0, 32, 40, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 112
 113     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 114       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 24, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 115       {  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 44, 52, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 116
 117     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 24, 32, 40, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 118       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 20, 28, 36, 44, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 119       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 40, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 120
 121     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 122       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 123       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 32, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 124
 125     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  8, 20, 32, 40, 48, 48, 48, 48 },
 126       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 36, 44, 56, 56, 56, 56 },
 127       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 28, 44, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } }
 128 };
 129
 130
 131 /**
 132  * LUT to select the coupling start band based on the bit rate, sample rate, and
 133  * number of full-bandwidth channels. -1 = coupling off
 134  * ac3_coupling_start_tab[channel_mode-2][sample rate code][bit rate code]
 135  *
 136  * TODO: more testing for optimal parameters.
 137  *       multi-channel tests at 44.1kHz and 32kHz.
 138  */
 139 static const int8_t ac3_coupling_start_tab[6][3][19] = {
 140 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
 141
 142     // 2/0
 143     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  1,  7,  8, 11, 12, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
 144       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  3,  5,  7, 10, 12, 13, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
 145       {  0,  0,  0,  0,  1,  2,  2,  9, 13, 15, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 146
 147     // 3/0
 148     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 149       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 150       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 151
 152     // 2/1 - untested
 153     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 154       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 155       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 156
 157     // 3/1
 158     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 159       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 160       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 161
 162     // 2/2 - untested
 163     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 164       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 165       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 166
 167     // 3/2
 168     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
 169       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
 170       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 171 };
 172
 173
 174 /**
 175  * Adjust the frame size to make the average bit rate match the target bit rate.
 176  * This is only needed for 11025, 22050, and 44100 sample rates or any E-AC-3.
 177  *
 178  * @param s  AC-3 encoder private context
 179  */
 180 void ff_ac3_adjust_frame_size(AC3EncodeContext *s)
 181 {
 182     while (s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
 183         s->bits_written    -= s->bit_rate;
 184         s->samples_written -= s->sample_rate;
 185     }
 186     s->frame_size = s->frame_size_min +
 187                     2 * (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
 188     s->bits_written    += s->frame_size * 8;
 189     s->samples_written += AC3_BLOCK_SIZE * s->num_blocks;
 190 }
 191
 192
 193 /**
 194  * Set the initial coupling strategy parameters prior to coupling analysis.
 195  *
 196  * @param s  AC-3 encoder private context
 197  */
 198 void ff_ac3_compute_coupling_strategy(AC3EncodeContext *s)
 199 {
 200     int blk, ch;
 201     int got_cpl_snr;
 202     int num_cpl_blocks;
 203
 204     /* set coupling use flags for each block/channel */
 205     /* TODO: turn coupling on/off and adjust start band based on bit usage */
 206     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 207         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 208         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 209             block->channel_in_cpl[ch] = s->cpl_on;
 210     }
 211
 212     /* enable coupling for each block if at least 2 channels have coupling
 213        enabled for that block */
 214     got_cpl_snr = 0;
 215     num_cpl_blocks = 0;
 216     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 217         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 218         block->num_cpl_channels = 0;
 219         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 220             block->num_cpl_channels += block->channel_in_cpl[ch];
 221         block->cpl_in_use = block->num_cpl_channels > 1;
 222         num_cpl_blocks += block->cpl_in_use;
 223         if (!block->cpl_in_use) {
 224             block->num_cpl_channels = 0;
 225             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 226                 block->channel_in_cpl[ch] = 0;
 227         }
 228
 229         block->new_cpl_strategy = !blk;
 230         if (blk) {
 231             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 232                 if (block->channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
 233                     block->new_cpl_strategy = 1;
 234                     break;
 235                 }
 236             }
 237         }
 238         block->new_cpl_leak = block->new_cpl_strategy;
 239
 240         if (!blk || (block->cpl_in_use && !got_cpl_snr)) {
 241             block->new_snr_offsets = 1;
 242             if (block->cpl_in_use)
 243                 got_cpl_snr = 1;
 244         } else {
 245             block->new_snr_offsets = 0;
 246         }
 247     }
 248     if (!num_cpl_blocks)
 249         s->cpl_on = 0;
 250
 251     /* set bandwidth for each channel */
 252     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 253         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 254         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 255             if (block->channel_in_cpl[ch])
 256                 block->end_freq[ch] = s->start_freq[CPL_CH];
 257             else
 258                 block->end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
 259         }
 260     }
 261 }
 262
 263
 264 /**
 265  * Apply stereo rematrixing to coefficients based on rematrixing flags.
 266  *
 267  * @param s  AC-3 encoder private context
 268  */
 269 void ff_ac3_apply_rematrixing(AC3EncodeContext *s)
 270 {
 271     int nb_coefs;
 272     int blk, bnd, i;
 273     int start, end;
 274     uint8_t *flags = NULL;
 275
 276     if (!s->rematrixing_enabled)
 277         return;
 278
 279     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 280         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 281         if (block->new_rematrixing_strategy)
 282             flags = block->rematrixing_flags;
 283         nb_coefs = FFMIN(block->end_freq[1], block->end_freq[2]);
 284         for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++) {
 285             if (flags[bnd]) {
 286                 start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
 287                 end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
 288                 for (i = start; i < end; i++) {
 289                     int32_t lt = block->fixed_coef[1][i];
 290                     int32_t rt = block->fixed_coef[2][i];
 291                     block->fixed_coef[1][i] = (lt + rt) >> 1;
 292                     block->fixed_coef[2][i] = (lt - rt) >> 1;
 293                 }
 294             }
 295         }
 296     }
 297 }
 298
 299
 300 /*
 301  * Initialize exponent tables.
 302  */
 303 static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
 304 {
 305     int expstr, i, grpsize;
 306
 307     for (expstr = EXP_D15-1; expstr <= EXP_D45-1; expstr++) {
 308         grpsize = 3 << expstr;
 309         for (i = 12; i < 256; i++) {
 310             exponent_group_tab[0][expstr][i] = (i + grpsize - 4) / grpsize;
 311             exponent_group_tab[1][expstr][i] = (i              ) / grpsize;
 312         }
 313     }
 314     /* LFE */
 315     exponent_group_tab[0][0][7] = 2;
 316
 317     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
 318         ff_eac3_exponent_init();
 319 }
 320
 321
 322 /*
 323  * Extract exponents from the MDCT coefficients.
 324  */
 325 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
 326 {
 327     int ch        = !s->cpl_on;
 328     int chan_size = AC3_MAX_COEFS * s->num_blocks * (s->channels - ch + 1);
 329     AC3Block *block = &s->blocks[0];
 330
 331     s->ac3dsp.extract_exponents(block->exp[ch], block->fixed_coef[ch], chan_size);
 332 }
 333
 334
 335 /**
 336  * Exponent Difference Threshold.
 337  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
 338  */
 339 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 500
 340
 341 /**
 342  * Table used to select exponent strategy based on exponent reuse block interval.
 343  */
 344 static const uint8_t exp_strategy_reuse_tab[4][6] = {
 345     { EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 346     { EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 347     { EXP_D25, EXP_D25, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 348     { EXP_D45, EXP_D25, EXP_D25, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 }
 349 };
 350
 351 /*
 352  * Calculate exponent strategies for all channels.
 353  * Array arrangement is reversed to simplify the per-channel calculation.
 354  */
 355 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
 356 {
 357     int ch, blk, blk1;
 358
 359     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 360         uint8_t *exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
 361         uint8_t *exp          = s->blocks[0].exp[ch];
 362         int exp_diff;
 363
 364         /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
 365            reused in the next frame */
 366         exp_strategy[0] = EXP_NEW;
 367         exp += AC3_MAX_COEFS;
 368         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++, exp += AC3_MAX_COEFS) {
 369             if (ch == CPL_CH) {
 370                 if (!s->blocks[blk-1].cpl_in_use) {
 371                     exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 372                     continue;
 373                 } else if (!s->blocks[blk].cpl_in_use) {
 374                     exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 375                     continue;
 376                 }
 377             } else if (s->blocks[blk].channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
 378                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 379                 continue;
 380             }
 381             exp_diff = s->dsp.sad[0](NULL, exp, exp - AC3_MAX_COEFS, 16, 16);
 382             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 383             if (ch == CPL_CH && exp_diff > (EXP_DIFF_THRESHOLD * (s->blocks[blk].end_freq[ch] - s->start_freq[ch]) / AC3_MAX_COEFS))
 384                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 385             else if (ch > CPL_CH && exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
 386                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 387         }
 388
 389         /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
 390            recoded, we use a coarse encoding */
 391         blk = 0;
 392         while (blk < s->num_blocks) {
 393             blk1 = blk + 1;
 394             while (blk1 < s->num_blocks && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
 395                 blk1++;
 396             exp_strategy[blk] = exp_strategy_reuse_tab[s->num_blks_code][blk1-blk-1];
 397             blk = blk1;
 398         }
 399     }
 400     if (s->lfe_on) {
 401         ch = s->lfe_channel;
 402         s->exp_strategy[ch][0] = EXP_D15;
 403         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++)
 404             s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
 405     }
 406
 407     /* for E-AC-3, determine frame exponent strategy */
 408     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
 409         ff_eac3_get_frame_exp_strategy(s);
 410 }
 411
 412
 413 /**
 414  * Update the exponents so that they are the ones the decoder will decode.
 415  *
 416  * @param[in,out] exp   array of exponents for 1 block in 1 channel
 417  * @param nb_exps       number of exponents in active bandwidth
 418  * @param exp_strategy  exponent strategy for the block
 419  * @param cpl           indicates if the block is in the coupling channel
 420  */
 421 static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp, int nb_exps, int exp_strategy,
 422                                     int cpl)
 423 {
 424     int nb_groups, i, k;
 425
 426     nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_exps] * 3;
 427
 428     /* for each group, compute the minimum exponent */
 429     switch(exp_strategy) {
 430     case EXP_D25:
 431         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
 432             uint8_t exp_min = exp[k];
 433             if (exp[k+1] < exp_min)
 434                 exp_min = exp[k+1];
 435             exp[i-cpl] = exp_min;
 436             k += 2;
 437         }
 438         break;
 439     case EXP_D45:
 440         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
 441             uint8_t exp_min = exp[k];
 442             if (exp[k+1] < exp_min)
 443                 exp_min = exp[k+1];
 444             if (exp[k+2] < exp_min)
 445                 exp_min = exp[k+2];
 446             if (exp[k+3] < exp_min)
 447                 exp_min = exp[k+3];
 448             exp[i-cpl] = exp_min;
 449             k += 4;
 450         }
 451         break;
 452     }
 453
 454     /* constraint for DC exponent */
 455     if (!cpl && exp[0] > 15)
 456         exp[0] = 15;
 457
 458     /* decrease the delta between each groups to within 2 so that they can be
 459        differentially encoded */
 460     for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
 461         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i-1] + 2);
 462     i--;
 463     while (--i >= 0)
 464         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i+1] + 2);
 465
 466     if (cpl)
 467         exp[-1] = exp[0] & ~1;
 468
 469     /* now we have the exponent values the decoder will see */
 470     switch (exp_strategy) {
 471     case EXP_D25:
 472         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 2)-cpl; i > 0; i--) {
 473             uint8_t exp1 = exp[i-cpl];
 474             exp[k--] = exp1;
 475             exp[k--] = exp1;
 476         }
 477         break;
 478     case EXP_D45:
 479         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 4)-cpl; i > 0; i--) {
 480             exp[k] = exp[k-1] = exp[k-2] = exp[k-3] = exp[i-cpl];
 481             k -= 4;
 482         }
 483         break;
 484     }
 485 }
 486
 487
 488 /*
 489  * Encode exponents from original extracted form to what the decoder will see.
 490  * This copies and groups exponents based on exponent strategy and reduces
 491  * deltas between adjacent exponent groups so that they can be differentially
 492  * encoded.
 493  */
 494 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
 495 {
 496     int blk, blk1, ch, cpl;
 497     uint8_t *exp, *exp_strategy;
 498     int nb_coefs, num_reuse_blocks;
 499
 500     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++) {
 501         exp          = s->blocks[0].exp[ch] + s->start_freq[ch];
 502         exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
 503
 504         cpl = (ch == CPL_CH);
 505         blk = 0;
 506         while (blk < s->num_blocks) {
 507             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 508             if (cpl && !block->cpl_in_use) {
 509                 exp += AC3_MAX_COEFS;
 510                 blk++;
 511                 continue;
 512             }
 513             nb_coefs = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
 514             blk1 = blk + 1;
 515
 516             /* count the number of EXP_REUSE blocks after the current block
 517                and set exponent reference block numbers */
 518             s->exp_ref_block[ch][blk] = blk;
 519             while (blk1 < s->num_blocks && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE) {
 520                 s->exp_ref_block[ch][blk1] = blk;
 521                 blk1++;
 522             }
 523             num_reuse_blocks = blk1 - blk - 1;
 524
 525             /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
 526             s->ac3dsp.ac3_exponent_min(exp-s->start_freq[ch], num_reuse_blocks,
 527                                        AC3_MAX_COEFS);
 528
 529             encode_exponents_blk_ch(exp, nb_coefs, exp_strategy[blk], cpl);
 530
 531             exp += AC3_MAX_COEFS * (num_reuse_blocks + 1);
 532             blk = blk1;
 533         }
 534     }
 535
 536     /* reference block numbers have been changed, so reset ref_bap_set */
 537     s->ref_bap_set = 0;
 538 }
 539
 540
 541 /*
 542  * Count exponent bits based on bandwidth, coupling, and exponent strategies.
 543  */
 544 static int count_exponent_bits(AC3EncodeContext *s)
 545 {
 546     int blk, ch;
 547     int nb_groups, bit_count;
 548
 549     bit_count = 0;
 550     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 551         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 552         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 553             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
 554             int cpl          = (ch == CPL_CH);
 555             int nb_coefs     = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
 556
 557             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
 558                 continue;
 559
 560             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_coefs];
 561             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
 562         }
 563     }
 564
 565     return bit_count;
 566 }
 567
 568
 569 /**
 570  * Group exponents.
 571  * 3 delta-encoded exponents are in each 7-bit group. The number of groups
 572  * varies depending on exponent strategy and bandwidth.
 573  *
 574  * @param s  AC-3 encoder private context
 575  */
 576 void ff_ac3_group_exponents(AC3EncodeContext *s)
 577 {
 578     int blk, ch, i, cpl;
 579     int group_size, nb_groups;
 580     uint8_t *p;
 581     int delta0, delta1, delta2;
 582     int exp0, exp1;
 583
 584     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 585         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 586         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 587             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
 588             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
 589                 continue;
 590             cpl = (ch == CPL_CH);
 591             group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
 592             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
 593             p = block->exp[ch] + s->start_freq[ch] - cpl;
 594
 595             /* DC exponent */
 596             exp1 = *p++;
 597             block->grouped_exp[ch][0] = exp1;
 598
 599             /* remaining exponents are delta encoded */
 600             for (i = 1; i <= nb_groups; i++) {
 601                 /* merge three delta in one code */
 602                 exp0   = exp1;
 603                 exp1   = p[0];
 604                 p     += group_size;
 605                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
 606                 av_assert2(delta0 >= 0 && delta0 <= 4);
 607
 608                 exp0   = exp1;
 609                 exp1   = p[0];
 610                 p     += group_size;
 611                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
 612                 av_assert2(delta1 >= 0 && delta1 <= 4);
 613
 614                 exp0   = exp1;
 615                 exp1   = p[0];
 616                 p     += group_size;
 617                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
 618                 av_assert2(delta2 >= 0 && delta2 <= 4);
 619
 620                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
 621             }
 622         }
 623     }
 624 }
 625
 626
 627 /**
 628  * Calculate final exponents from the supplied MDCT coefficients and exponent shift.
 629  * Extract exponents from MDCT coefficients, calculate exponent strategies,
 630  * and encode final exponents.
 631  *
 632  * @param s  AC-3 encoder private context
 633  */
 634 void ff_ac3_process_exponents(AC3EncodeContext *s)
 635 {
 636     extract_exponents(s);
 637
 638     compute_exp_strategy(s);
 639
 640     encode_exponents(s);
 641
 642     emms_c();
 643 }
 644
 645
 646 /*
 647  * Count frame bits that are based solely on fixed parameters.
 648  * This only has to be run once when the encoder is initialized.
 649  */
 650 static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
 651 {
 652     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
 653     int blk;
 654     int frame_bits;
 655
 656     /* assumptions:
 657      *   no dynamic range codes
 658      *   bit allocation parameters do not change between blocks
 659      *   no delta bit allocation
 660      *   no skipped data
 661      *   no auxiliary data
 662      *   no E-AC-3 metadata
 663      */
 664
 665     /* header */
 666     frame_bits = 16; /* sync info */
 667     if (s->eac3) {
 668         /* bitstream info header */
 669         frame_bits += 35;
 670         frame_bits += 1 + 1;
 671         if (s->num_blocks != 0x6)
 672             frame_bits++;
 673         frame_bits++;
 674         /* audio frame header */
 675         if (s->num_blocks == 6)
 676             frame_bits += 2;
 677         frame_bits += 10;
 678         /* exponent strategy */
 679         if (s->use_frame_exp_strategy)
 680             frame_bits += 5 * s->fbw_channels;
 681         else
 682             frame_bits += s->num_blocks * 2 * s->fbw_channels;
 683         if (s->lfe_on)
 684             frame_bits += s->num_blocks;
 685         /* converter exponent strategy */
 686         if (s->num_blks_code != 0x3)
 687             frame_bits++;
 688         else
 689             frame_bits += s->fbw_channels * 5;
 690         /* snr offsets */
 691         frame_bits += 10;
 692         /* block start info */
 693         if (s->num_blocks != 1)
 694             frame_bits++;
 695     } else {
 696         frame_bits += 49;
 697         frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
 698     }
 699
 700     /* audio blocks */
 701     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 702         if (!s->eac3) {
 703             /* block switch flags */
 704             frame_bits += s->fbw_channels;
 705
 706             /* dither flags */
 707             frame_bits += s->fbw_channels;
 708         }
 709
 710         /* dynamic range */
 711         frame_bits++;
 712
 713         /* spectral extension */
 714         if (s->eac3)
 715             frame_bits++;
 716
 717         if (!s->eac3) {
 718             /* exponent strategy */
 719             frame_bits += 2 * s->fbw_channels;
 720             if (s->lfe_on)
 721                 frame_bits++;
 722
 723             /* bit allocation params */
 724             frame_bits++;
 725             if (!blk)
 726                 frame_bits += 2 + 2 + 2 + 2 + 3;
 727         }
 728
 729         /* converter snr offset */
 730         if (s->eac3)
 731             frame_bits++;
 732
 733         if (!s->eac3) {
 734             /* delta bit allocation */
 735             frame_bits++;
 736
 737             /* skipped data */
 738             frame_bits++;
 739         }
 740     }
 741
 742     /* auxiliary data */
 743     frame_bits++;
 744
 745     /* CRC */
 746     frame_bits += 1 + 16;
 747
 748     s->frame_bits_fixed = frame_bits;
 749 }
 750
 751
 752 /*
 753  * Initialize bit allocation.
 754  * Set default parameter codes and calculate parameter values.
 755  */
 756 static av_cold void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
 757 {
 758     int ch;
 759
 760     /* init default parameters */
 761     s->slow_decay_code = 2;
 762     s->fast_decay_code = 1;
 763     s->slow_gain_code  = 1;
 764     s->db_per_bit_code = s->eac3 ? 2 : 3;
 765     s->floor_code      = 7;
 766     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++)
 767         s->fast_gain_code[ch] = 4;
 768
 769     /* initial snr offset */
 770     s->coarse_snr_offset = 40;
 771
 772     /* compute real values */
 773     /* currently none of these values change during encoding, so we can just
 774        set them once at initialization */
 775     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 776     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 777     s->bit_alloc.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
 778     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
 779     s->bit_alloc.floor      = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
 780     s->bit_alloc.cpl_fast_leak = 0;
 781     s->bit_alloc.cpl_slow_leak = 0;
 782
 783     count_frame_bits_fixed(s);
 784 }
 785
 786
 787 /*
 788  * Count the bits used to encode the frame, minus exponents and mantissas.
 789  * Bits based on fixed parameters have already been counted, so now we just
 790  * have to add the bits based on parameters that change during encoding.
 791  */
 792 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
 793 {
 794     AC3EncOptions *opt = &s->options;
 795     int blk, ch;
 796     int frame_bits = 0;
 797
 798     /* header */
 799     if (s->eac3) {
 800         if (opt->eac3_mixing_metadata) {
 801             if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_STEREO)
 802                 frame_bits += 2;
 803             if (s->has_center)
 804                 frame_bits += 6;
 805             if (s->has_surround)
 806                 frame_bits += 6;
 807             frame_bits += s->lfe_on;
 808             frame_bits += 1 + 1 + 2;
 809             if (s->channel_mode < AC3_CHMODE_STEREO)
 810                 frame_bits++;
 811             frame_bits++;
 812         }
 813         if (opt->eac3_info_metadata) {
 814             frame_bits += 3 + 1 + 1;
 815             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 816                 frame_bits += 2 + 2;
 817             if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R)
 818                 frame_bits += 2;
 819             frame_bits++;
 820             if (opt->audio_production_info)
 821                 frame_bits += 5 + 2 + 1;
 822             frame_bits++;
 823         }
 824         /* coupling */
 825         if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
 826             frame_bits++;
 827             for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++) {
 828                 AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 829                 frame_bits++;
 830                 if (block->new_cpl_strategy)
 831                     frame_bits++;
 832             }
 833         }
 834         /* coupling exponent strategy */
 835         if (s->cpl_on) {
 836             if (s->use_frame_exp_strategy) {
 837                 frame_bits += 5 * s->cpl_on;
 838             } else {
 839                 for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
 840                     frame_bits += 2 * s->blocks[blk].cpl_in_use;
 841             }
 842         }
 843     } else {
 844         if (opt->audio_production_info)
 845             frame_bits += 7;
 846         if (s->bitstream_id == 6) {
 847             if (opt->extended_bsi_1)
 848                 frame_bits += 14;
 849             if (opt->extended_bsi_2)
 850                 frame_bits += 14;
 851         }
 852     }
 853
 854     /* audio blocks */
 855     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 856         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 857
 858         /* coupling strategy */
 859         if (!s->eac3)
 860             frame_bits++;
 861         if (block->new_cpl_strategy) {
 862             if (!s->eac3)
 863                 frame_bits++;
 864             if (block->cpl_in_use) {
 865                 if (s->eac3)
 866                     frame_bits++;
 867                 if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO)
 868                     frame_bits += s->fbw_channels;
 869                 if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 870                     frame_bits++;
 871                 frame_bits += 4 + 4;
 872                 if (s->eac3)
 873                     frame_bits++;
 874                 else
 875                     frame_bits += s->num_cpl_subbands - 1;
 876             }
 877         }
 878
 879         /* coupling coordinates */
 880         if (block->cpl_in_use) {
 881             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 882                 if (block->channel_in_cpl[ch]) {
 883                     if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords[ch] != 2)
 884                         frame_bits++;
 885                     if (block->new_cpl_coords[ch]) {
 886                         frame_bits += 2;
 887                         frame_bits += (4 + 4) * s->num_cpl_bands;
 888                     }
 889                 }
 890             }
 891         }
 892
 893         /* stereo rematrixing */
 894         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
 895             if (!s->eac3 || blk > 0)
 896                 frame_bits++;
 897             if (s->blocks[blk].new_rematrixing_strategy)
 898                 frame_bits += block->num_rematrixing_bands;
 899         }
 900
 901         /* bandwidth codes & gain range */
 902         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 903             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
 904                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
 905                     frame_bits += 6;
 906                 frame_bits += 2;
 907             }
 908         }
 909
 910         /* coupling exponent strategy */
 911         if (!s->eac3 && block->cpl_in_use)
 912             frame_bits += 2;
 913
 914         /* snr offsets and fast gain codes */
 915         if (!s->eac3) {
 916             frame_bits++;
 917             if (block->new_snr_offsets)
 918                 frame_bits += 6 + (s->channels + block->cpl_in_use) * (4 + 3);
 919         }
 920
 921         /* coupling leak info */
 922         if (block->cpl_in_use) {
 923             if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
 924                 frame_bits++;
 925             if (block->new_cpl_leak)
 926                 frame_bits += 3 + 3;
 927         }
 928     }
 929
 930     s->frame_bits = s->frame_bits_fixed + frame_bits;
 931 }
 932
 933
 934 /*
 935  * Calculate masking curve based on the final exponents.
 936  * Also calculate the power spectral densities to use in future calculations.
 937  */
 938 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
 939 {
 940     int blk, ch;
 941
 942     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 943         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 944         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 945             /* We only need psd and mask for calculating bap.
 946                Since we currently do not calculate bap when exponent
 947                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
 948             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
 949                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], s->start_freq[ch],
 950                                           block->end_freq[ch], block->psd[ch],
 951                                           block->band_psd[ch]);
 952                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, block->band_psd[ch],
 953                                            s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
 954                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
 955                                            ch == s->lfe_channel,
 956                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
 957                                            block->mask[ch]);
 958             }
 959         }
 960     }
 961 }
 962
 963
 964 /*
 965  * Ensure that bap for each block and channel point to the current bap_buffer.
 966  * They may have been switched during the bit allocation search.
 967  */
 968 static void reset_block_bap(AC3EncodeContext *s)
 969 {
 970     int blk, ch;
 971     uint8_t *ref_bap;
 972
 973     if (s->ref_bap[0][0] == s->bap_buffer && s->ref_bap_set)
 974         return;
 975
 976     ref_bap = s->bap_buffer;
 977     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++) {
 978         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
 979             s->ref_bap[ch][blk] = ref_bap + AC3_MAX_COEFS * s->exp_ref_block[ch][blk];
 980         ref_bap += AC3_MAX_COEFS * s->num_blocks;
 981     }
 982     s->ref_bap_set = 1;
 983 }
 984
 985
 986 /**
 987  * Initialize mantissa counts.
 988  * These are set so that they are padded to the next whole group size when bits
 989  * are counted in compute_mantissa_size.
 990  *
 991  * @param[in,out] mant_cnt  running counts for each bap value for each block
 992  */
 993 static void count_mantissa_bits_init(uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16])
 994 {
 995     int blk;
 996
 997     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 998         memset(mant_cnt[blk], 0, sizeof(mant_cnt[blk]));
 999         mant_cnt[blk][1] = mant_cnt[blk][2] = 2;
1000         mant_cnt[blk][4] = 1;
1001     }
1002 }
1003
1004
1005 /**
1006  * Update mantissa bit counts for all blocks in 1 channel in a given bandwidth
1007  * range.
1008  *
1009  * @param s                 AC-3 encoder private context
1010  * @param ch                channel index
1011  * @param[in,out] mant_cnt  running counts for each bap value for each block
1012  * @param start             starting coefficient bin
1013  * @param end               ending coefficient bin
1014  */
1015 static void count_mantissa_bits_update_ch(AC3EncodeContext *s, int ch,
1016                                           uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16],
1017                                           int start, int end)
1018 {
1019     int blk;
1020
1021     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1022         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1023         if (ch == CPL_CH && !block->cpl_in_use)
1024             continue;
1025         s->ac3dsp.update_bap_counts(mant_cnt[blk],
1026                                     s->ref_bap[ch][blk] + start,
1027                                     FFMIN(end, block->end_freq[ch]) - start);
1028     }
1029 }
1030
1031
1032 /*
1033  * Count the number of mantissa bits in the frame based on the bap values.
1034  */
1035 static int count_mantissa_bits(AC3EncodeContext *s)
1036 {
1037     int ch, max_end_freq;
1038     LOCAL_ALIGNED_16(uint16_t, mant_cnt, [AC3_MAX_BLOCKS], [16]);
1039
1040     count_mantissa_bits_init(mant_cnt);
1041
1042     max_end_freq = s->bandwidth_code * 3 + 73;
1043     for (ch = !s->cpl_enabled; ch <= s->channels; ch++)
1044         count_mantissa_bits_update_ch(s, ch, mant_cnt, s->start_freq[ch],
1045                                       max_end_freq);
1046
1047     return s->ac3dsp.compute_mantissa_size(mant_cnt);
1048 }
1049
1050
1051 /**
1052  * Run the bit allocation with a given SNR offset.
1053  * This calculates the bit allocation pointers that will be used to determine
1054  * the quantization of each mantissa.
1055  *
1056  * @param s           AC-3 encoder private context
1057  * @param snr_offset  SNR offset, 0 to 1023
1058  * @return the number of bits needed for mantissas if the given SNR offset is
1059  *         is used.
1060  */
1061 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
1062 {
1063     int blk, ch;
1064
1065     snr_offset = (snr_offset - 240) << 2;
1066
1067     reset_block_bap(s);
1068     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1069         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1070
1071         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1072             /* Currently the only bit allocation parameters which vary across
1073                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
1074                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
1075                whenever we reuse exponents. */
1076             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1077                 s->ac3dsp.bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch],
1078                                              s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
1079                                              snr_offset, s->bit_alloc.floor,
1080                                              ff_ac3_bap_tab, s->ref_bap[ch][blk]);
1081             }
1082         }
1083     }
1084     return count_mantissa_bits(s);
1085 }
1086
1087
1088 /*
1089  * Constant bitrate bit allocation search.
1090  * Find the largest SNR offset that will allow data to fit in the frame.
1091  */
1092 static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1093 {
1094     int ch;
1095     int bits_left;
1096     int snr_offset, snr_incr;
1097
1098     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
1099     if (bits_left < 0)
1100         return AVERROR(EINVAL);
1101
1102     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
1103
1104     /* if previous frame SNR offset was 1023, check if current frame can also
1105        use SNR offset of 1023. if so, skip the search. */
1106     if ((snr_offset | s->fine_snr_offset[1]) == 1023) {
1107         if (bit_alloc(s, 1023) <= bits_left)
1108             return 0;
1109     }
1110
1111     while (snr_offset >= 0 &&
1112            bit_alloc(s, snr_offset) > bits_left) {
1113         snr_offset -= 64;
1114     }
1115     if (snr_offset < 0)
1116         return AVERROR(EINVAL);
1117
1118     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1119     for (snr_incr = 64; snr_incr > 0; snr_incr >>= 2) {
1120         while (snr_offset + snr_incr <= 1023 &&
1121                bit_alloc(s, snr_offset + snr_incr) <= bits_left) {
1122             snr_offset += snr_incr;
1123             FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1124         }
1125     }
1126     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1127     reset_block_bap(s);
1128
1129     s->coarse_snr_offset = snr_offset >> 4;
1130     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++)
1131         s->fine_snr_offset[ch] = snr_offset & 0xF;
1132
1133     return 0;
1134 }
1135
1136
1137 /*
1138  * Perform bit allocation search.
1139  * Finds the SNR offset value that maximizes quality and fits in the specified
1140  * frame size.  Output is the SNR offset and a set of bit allocation pointers
1141  * used to quantize the mantissas.
1142  */
1143 int ff_ac3_compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1144 {
1145     count_frame_bits(s);
1146
1147     s->exponent_bits = count_exponent_bits(s);
1148
1149     bit_alloc_masking(s);
1150
1151     return cbr_bit_allocation(s);
1152 }
1153
1154
1155 /**
1156  * Symmetric quantization on 'levels' levels.
1157  *
1158  * @param c       unquantized coefficient
1159  * @param e       exponent
1160  * @param levels  number of quantization levels
1161  * @return        quantized coefficient
1162  */
1163 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
1164 {
1165     int v = (((levels * c) >> (24 - e)) + levels) >> 1;
1166     av_assert2(v >= 0 && v < levels);
1167     return v;
1168 }
1169
1170
1171 /**
1172  * Asymmetric quantization on 2^qbits levels.
1173  *
1174  * @param c      unquantized coefficient
1175  * @param e      exponent
1176  * @param qbits  number of quantization bits
1177  * @return       quantized coefficient
1178  */
1179 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
1180 {
1181     int m;
1182
1183     c = (((c << e) >> (24 - qbits)) + 1) >> 1;
1184     m = (1 << (qbits-1));
1185     if (c >= m)
1186         c = m - 1;
1187     av_assert2(c >= -m);
1188     return c;
1189 }
1190
1191
1192 /**
1193  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
1194  *
1195  * @param s           Mantissa count context
1196  * @param fixed_coef  unquantized fixed-point coefficients
1197  * @param exp         exponents
1198  * @param bap         bit allocation pointer indices
1199  * @param[out] qmant  quantized coefficients
1200  * @param start_freq  starting coefficient bin
1201  * @param end_freq    ending coefficient bin
1202  */
1203 static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3Mant *s, int32_t *fixed_coef,
1204                                       uint8_t *exp, uint8_t *bap,
1205                                       int16_t *qmant, int start_freq,
1206                                       int end_freq)
1207 {
1208     int i;
1209
1210     for (i = start_freq; i < end_freq; i++) {
1211         int c = fixed_coef[i];
1212         int e = exp[i];
1213         int v = bap[i];
1214         if (v)
1215         switch (v) {
1216         case 1:
1217             v = sym_quant(c, e, 3);
1218             switch (s->mant1_cnt) {
1219             case 0:
1220                 s->qmant1_ptr = &qmant[i];
1221                 v = 9 * v;
1222                 s->mant1_cnt = 1;
1223                 break;
1224             case 1:
1225                 *s->qmant1_ptr += 3 * v;
1226                 s->mant1_cnt = 2;
1227                 v = 128;
1228                 break;
1229             default:
1230                 *s->qmant1_ptr += v;
1231                 s->mant1_cnt = 0;
1232                 v = 128;
1233                 break;
1234             }
1235             break;
1236         case 2:
1237             v = sym_quant(c, e, 5);
1238             switch (s->mant2_cnt) {
1239             case 0:
1240                 s->qmant2_ptr = &qmant[i];
1241                 v = 25 * v;
1242                 s->mant2_cnt = 1;
1243                 break;
1244             case 1:
1245                 *s->qmant2_ptr += 5 * v;
1246                 s->mant2_cnt = 2;
1247                 v = 128;
1248                 break;
1249             default:
1250                 *s->qmant2_ptr += v;
1251                 s->mant2_cnt = 0;
1252                 v = 128;
1253                 break;
1254             }
1255             break;
1256         case 3:
1257             v = sym_quant(c, e, 7);
1258             break;
1259         case 4:
1260             v = sym_quant(c, e, 11);
1261             switch (s->mant4_cnt) {
1262             case 0:
1263                 s->qmant4_ptr = &qmant[i];
1264                 v = 11 * v;
1265                 s->mant4_cnt = 1;
1266                 break;
1267             default:
1268                 *s->qmant4_ptr += v;
1269                 s->mant4_cnt = 0;
1270                 v = 128;
1271                 break;
1272             }
1273             break;
1274         case 5:
1275             v = sym_quant(c, e, 15);
1276             break;
1277         case 14:
1278             v = asym_quant(c, e, 14);
1279             break;
1280         case 15:
1281             v = asym_quant(c, e, 16);
1282             break;
1283         default:
1284             v = asym_quant(c, e, v - 1);
1285             break;
1286         }
1287         qmant[i] = v;
1288     }
1289 }
1290
1291
1292 /**
1293  * Quantize mantissas using coefficients, exponents, and bit allocation pointers.
1294  *
1295  * @param s  AC-3 encoder private context
1296  */
1297 void ff_ac3_quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
1298 {
1299     int blk, ch, ch0=0, got_cpl;
1300
1301     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1302         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1303         AC3Mant m = { 0 };
1304
1305         got_cpl = !block->cpl_in_use;
1306         for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1307             if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1308                 ch0     = ch - 1;
1309                 ch      = CPL_CH;
1310                 got_cpl = 1;
1311             }
1312             quantize_mantissas_blk_ch(&m, block->fixed_coef[ch],
1313                                       s->blocks[s->exp_ref_block[ch][blk]].exp[ch],
1314                                       s->ref_bap[ch][blk], block->qmant[ch],
1315                                       s->start_freq[ch], block->end_freq[ch]);
1316             if (ch == CPL_CH)
1317                 ch = ch0;
1318         }
1319     }
1320 }
1321
1322
1323 /*
1324  * Write the AC-3 frame header to the output bitstream.
1325  */
1326 static void ac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1327 {
1328     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1329
1330     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
1331     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
1332     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
1333     put_bits(&s->pb, 6,  s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min) / 2);
1334     put_bits(&s->pb, 5,  s->bitstream_id);
1335     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
1336     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
1337     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
1338         put_bits(&s->pb, 2, s->center_mix_level);
1339     if (s->channel_mode & 0x04)
1340         put_bits(&s->pb, 2, s->surround_mix_level);
1341     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1342         put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_mode);
1343     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
1344     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);
1345     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
1346     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
1347     put_bits(&s->pb, 1, opt->audio_production_info);
1348     if (opt->audio_production_info) {
1349         put_bits(&s->pb, 5, opt->mixing_level - 80);
1350         put_bits(&s->pb, 2, opt->room_type);
1351     }
1352     put_bits(&s->pb, 1, opt->copyright);
1353     put_bits(&s->pb, 1, opt->original);
1354     if (s->bitstream_id == 6) {
1355         /* alternate bit stream syntax */
1356         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_1);
1357         if (opt->extended_bsi_1) {
1358             put_bits(&s->pb, 2, opt->preferred_stereo_downmix);
1359             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_center_mix_level);
1360             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_surround_mix_level);
1361             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_center_mix_level);
1362             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_surround_mix_level);
1363         }
1364         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_2);
1365         if (opt->extended_bsi_2) {
1366             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_ex_mode);
1367             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_headphone_mode);
1368             put_bits(&s->pb, 1, opt->ad_converter_type);
1369             put_bits(&s->pb, 9, 0);     /* xbsi2 and encinfo : reserved */
1370         }
1371     } else {
1372     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
1373     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
1374     }
1375     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
1376 }
1377
1378
1379 /*
1380  * Write one audio block to the output bitstream.
1381  */
1382 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int blk)
1383 {
1384     int ch, i, baie, bnd, got_cpl, ch0;
1385     AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1386
1387     /* block switching */
1388     if (!s->eac3) {
1389         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1390             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1391     }
1392
1393     /* dither flags */
1394     if (!s->eac3) {
1395         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1396             put_bits(&s->pb, 1, 1);
1397     }
1398
1399     /* dynamic range codes */
1400     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1401
1402     /* spectral extension */
1403     if (s->eac3)
1404         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1405
1406     /* channel coupling */
1407     if (!s->eac3)
1408         put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
1409     if (block->new_cpl_strategy) {
1410         if (!s->eac3)
1411             put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
1412         if (block->cpl_in_use) {
1413             int start_sub, end_sub;
1414             if (s->eac3)
1415                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* enhanced coupling */
1416             if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO) {
1417                 for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1418                     put_bits(&s->pb, 1, block->channel_in_cpl[ch]);
1419             }
1420             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1421                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* phase flags in use */
1422             start_sub = (s->start_freq[CPL_CH] - 37) / 12;
1423             end_sub   = (s->cpl_end_freq       - 37) / 12;
1424             put_bits(&s->pb, 4, start_sub);
1425             put_bits(&s->pb, 4, end_sub - 3);
1426             /* coupling band structure */
1427             if (s->eac3) {
1428                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* use default */
1429             } else {
1430                 for (bnd = start_sub+1; bnd < end_sub; bnd++)
1431                     put_bits(&s->pb, 1, ff_eac3_default_cpl_band_struct[bnd]);
1432             }
1433         }
1434     }
1435
1436     /* coupling coordinates */
1437     if (block->cpl_in_use) {
1438         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1439             if (block->channel_in_cpl[ch]) {
1440                 if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords[ch] != 2)
1441                     put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_coords[ch]);
1442                 if (block->new_cpl_coords[ch]) {
1443                     put_bits(&s->pb, 2, block->cpl_master_exp[ch]);
1444                     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
1445                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_exp [ch][bnd]);
1446                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_mant[ch][bnd]);
1447                     }
1448                 }
1449             }
1450         }
1451     }
1452
1453     /* stereo rematrixing */
1454     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1455         if (!s->eac3 || blk > 0)
1456             put_bits(&s->pb, 1, block->new_rematrixing_strategy);
1457         if (block->new_rematrixing_strategy) {
1458             /* rematrixing flags */
1459             for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++)
1460                 put_bits(&s->pb, 1, block->rematrixing_flags[bnd]);
1461         }
1462     }
1463
1464     /* exponent strategy */
1465     if (!s->eac3) {
1466         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1467             put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
1468         if (s->lfe_on)
1469             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
1470     }
1471
1472     /* bandwidth */
1473     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1474         if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE && !block->channel_in_cpl[ch])
1475             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code);
1476     }
1477
1478     /* exponents */
1479     for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1480         int nb_groups;
1481         int cpl = (ch == CPL_CH);
1482
1483         if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE)
1484             continue;
1485
1486         /* DC exponent */
1487         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0] >> cpl);
1488
1489         /* exponent groups */
1490         nb_groups = exponent_group_tab[cpl][s->exp_strategy[ch][blk]-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
1491         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
1492             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
1493
1494         /* gain range info */
1495         if (ch != s->lfe_channel && !cpl)
1496             put_bits(&s->pb, 2, 0);
1497     }
1498
1499     /* bit allocation info */
1500     if (!s->eac3) {
1501         baie = (blk == 0);
1502         put_bits(&s->pb, 1, baie);
1503         if (baie) {
1504             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
1505             put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
1506             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
1507             put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
1508             put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
1509         }
1510     }
1511
1512     /* snr offset */
1513     if (!s->eac3) {
1514         put_bits(&s->pb, 1, block->new_snr_offsets);
1515         if (block->new_snr_offsets) {
1516             put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
1517             for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1518                 put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
1519                 put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
1520             }
1521         }
1522     } else {
1523         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no converter snr offset */
1524     }
1525
1526     /* coupling leak */
1527     if (block->cpl_in_use) {
1528         if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
1529             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_leak);
1530         if (block->new_cpl_leak) {
1531             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_fast_leak);
1532             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_slow_leak);
1533         }
1534     }
1535
1536     if (!s->eac3) {
1537         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
1538         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
1539     }
1540
1541     /* mantissas */
1542     got_cpl = !block->cpl_in_use;
1543     for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1544         int b, q;
1545
1546         if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1547             ch0     = ch - 1;
1548             ch      = CPL_CH;
1549             got_cpl = 1;
1550         }
1551         for (i = s->start_freq[ch]; i < block->end_freq[ch]; i++) {
1552             q = block->qmant[ch][i];
1553             b = s->ref_bap[ch][blk][i];
1554             switch (b) {
1555             case 0:                                          break;
1556             case 1: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   5, q); break;
1557             case 2: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   7, q); break;
1558             case 3:               put_sbits(&s->pb,   3, q); break;
1559             case 4: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   7, q); break;
1560             case 14:              put_sbits(&s->pb,  14, q); break;
1561             case 15:              put_sbits(&s->pb,  16, q); break;
1562             default:              put_sbits(&s->pb, b-1, q); break;
1563             }
1564         }
1565         if (ch == CPL_CH)
1566             ch = ch0;
1567     }
1568 }
1569
1570
1571 /** CRC-16 Polynomial */
1572 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1573
1574
1575 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1576 {
1577     unsigned int c;
1578
1579     c = 0;
1580     while (a) {
1581         if (a & 1)
1582             c ^= b;
1583         a = a >> 1;
1584         b = b << 1;
1585         if (b & (1 << 16))
1586             b ^= poly;
1587     }
1588     return c;
1589 }
1590
1591
1592 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1593 {
1594     unsigned int r;
1595     r = 1;
1596     while (n) {
1597         if (n & 1)
1598             r = mul_poly(r, a, poly);
1599         a = mul_poly(a, a, poly);
1600         n >>= 1;
1601     }
1602     return r;
1603 }
1604
1605
1606 /*
1607  * Fill the end of the frame with 0's and compute the two CRCs.
1608  */
1609 static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1610 {
1611     const AVCRC *crc_ctx = av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI);
1612     int frame_size_58, pad_bytes, crc1, crc2_partial, crc2, crc_inv;
1613     uint8_t *frame;
1614
1615     frame_size_58 = ((s->frame_size >> 2) + (s->frame_size >> 4)) << 1;
1616
1617     /* pad the remainder of the frame with zeros */
1618     av_assert2(s->frame_size * 8 - put_bits_count(&s->pb) >= 18);
1619     flush_put_bits(&s->pb);
1620     frame = s->pb.buf;
1621     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
1622     av_assert2(pad_bytes >= 0);
1623     if (pad_bytes > 0)
1624         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
1625
1626     if (s->eac3) {
1627         /* compute crc2 */
1628         crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + 2, s->frame_size - 5);
1629     } else {
1630     /* compute crc1 */
1631     /* this is not so easy because it is at the beginning of the data... */
1632     crc1    = av_bswap16(av_crc(crc_ctx, 0, frame + 4, frame_size_58 - 4));
1633     crc_inv = s->crc_inv[s->frame_size > s->frame_size_min];
1634     crc1    = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1635     AV_WB16(frame + 2, crc1);
1636
1637     /* compute crc2 */
1638     crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + frame_size_58,
1639                           s->frame_size - frame_size_58 - 3);
1640     }
1641     crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1642     /* ensure crc2 does not match sync word by flipping crcrsv bit if needed */
1643     if (crc2 == 0x770B) {
1644         frame[s->frame_size - 3] ^= 0x1;
1645         crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1646     }
1647     crc2 = av_bswap16(crc2);
1648     AV_WB16(frame + s->frame_size - 2, crc2);
1649 }
1650
1651
1652 /**
1653  * Write the frame to the output bitstream.
1654  *
1655  * @param s      AC-3 encoder private context
1656  * @param frame  output data buffer
1657  */
1658 void ff_ac3_output_frame(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
1659 {
1660     int blk;
1661
1662     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
1663
1664     s->output_frame_header(s);
1665
1666     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
1667         output_audio_block(s, blk);
1668
1669     output_frame_end(s);
1670 }
1671
1672
1673 static void dprint_options(AC3EncodeContext *s)
1674 {
1675 #ifdef DEBUG
1676     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1677     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1678     char strbuf[32];
1679
1680     switch (s->bitstream_id) {
1681     case  6:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (alt syntax)",       32); break;
1682     case  8:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (standard)",         32); break;
1683     case  9:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet half-rate)",   32); break;
1684     case 10:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet quater-rate)", 32); break;
1685     case 16:  av_strlcpy(strbuf, "E-AC-3 (enhanced)",       32); break;
1686     default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR");
1687     }
1688     av_dlog(avctx, "bitstream_id: %s (%d)\n", strbuf, s->bitstream_id);
1689     av_dlog(avctx, "sample_fmt: %s\n", av_get_sample_fmt_name(avctx->sample_fmt));
1690     av_get_channel_layout_string(strbuf, 32, s->channels, avctx->channel_layout);
1691     av_dlog(avctx, "channel_layout: %s\n", strbuf);
1692     av_dlog(avctx, "sample_rate: %d\n", s->sample_rate);
1693     av_dlog(avctx, "bit_rate: %d\n", s->bit_rate);
1694     av_dlog(avctx, "blocks/frame: %d (code=%d)\n", s->num_blocks, s->num_blks_code);
1695     if (s->cutoff)
1696         av_dlog(avctx, "cutoff: %d\n", s->cutoff);
1697
1698     av_dlog(avctx, "per_frame_metadata: %s\n",
1699             opt->allow_per_frame_metadata?"on":"off");
1700     if (s->has_center)
1701         av_dlog(avctx, "center_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->center_mix_level,
1702                 s->center_mix_level);
1703     else
1704         av_dlog(avctx, "center_mixlev: {not written}\n");
1705     if (s->has_surround)
1706         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->surround_mix_level,
1707                 s->surround_mix_level);
1708     else
1709         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: {not written}\n");
1710     if (opt->audio_production_info) {
1711         av_dlog(avctx, "mixing_level: %ddB\n", opt->mixing_level);
1712         switch (opt->room_type) {
1713         case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1714         case AC3ENC_OPT_LARGE_ROOM:    av_strlcpy(strbuf, "large", 32);        break;
1715         case AC3ENC_OPT_SMALL_ROOM:    av_strlcpy(strbuf, "small", 32);        break;
1716         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->room_type);
1717         }
1718         av_dlog(avctx, "room_type: %s\n", strbuf);
1719     } else {
1720         av_dlog(avctx, "mixing_level: {not written}\n");
1721         av_dlog(avctx, "room_type: {not written}\n");
1722     }
1723     av_dlog(avctx, "copyright: %s\n", opt->copyright?"on":"off");
1724     av_dlog(avctx, "dialnorm: %ddB\n", opt->dialogue_level);
1725     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1726         switch (opt->dolby_surround_mode) {
1727         case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1728         case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1729         case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1730         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_mode);
1731         }
1732         av_dlog(avctx, "dsur_mode: %s\n", strbuf);
1733     } else {
1734         av_dlog(avctx, "dsur_mode: {not written}\n");
1735     }
1736     av_dlog(avctx, "original: %s\n", opt->original?"on":"off");
1737
1738     if (s->bitstream_id == 6) {
1739         if (opt->extended_bsi_1) {
1740             switch (opt->preferred_stereo_downmix) {
1741             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1742             case AC3ENC_OPT_DOWNMIX_LTRT:  av_strlcpy(strbuf, "ltrt", 32);         break;
1743             case AC3ENC_OPT_DOWNMIX_LORO:  av_strlcpy(strbuf, "loro", 32);         break;
1744             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->preferred_stereo_downmix);
1745             }
1746             av_dlog(avctx, "dmix_mode: %s\n", strbuf);
1747             av_dlog(avctx, "ltrt_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1748                     opt->ltrt_center_mix_level, s->ltrt_center_mix_level);
1749             av_dlog(avctx, "ltrt_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1750                     opt->ltrt_surround_mix_level, s->ltrt_surround_mix_level);
1751             av_dlog(avctx, "loro_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1752                     opt->loro_center_mix_level, s->loro_center_mix_level);
1753             av_dlog(avctx, "loro_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1754                     opt->loro_surround_mix_level, s->loro_surround_mix_level);
1755         } else {
1756             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 1: {not written}\n");
1757         }
1758         if (opt->extended_bsi_2) {
1759             switch (opt->dolby_surround_ex_mode) {
1760             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1761             case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1762             case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1763             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_ex_mode);
1764             }
1765             av_dlog(avctx, "dsurex_mode: %s\n", strbuf);
1766             switch (opt->dolby_headphone_mode) {
1767             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1768             case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1769             case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1770             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_headphone_mode);
1771             }
1772             av_dlog(avctx, "dheadphone_mode: %s\n", strbuf);
1773
1774             switch (opt->ad_converter_type) {
1775             case AC3ENC_OPT_ADCONV_STANDARD: av_strlcpy(strbuf, "standard", 32); break;
1776             case AC3ENC_OPT_ADCONV_HDCD:     av_strlcpy(strbuf, "hdcd", 32);     break;
1777             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->ad_converter_type);
1778             }
1779             av_dlog(avctx, "ad_conv_type: %s\n", strbuf);
1780         } else {
1781             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 2: {not written}\n");
1782         }
1783     }
1784 #endif
1785 }
1786
1787
1788 #define FLT_OPTION_THRESHOLD 0.01
1789
1790 static int validate_float_option(float v, const float *v_list, int v_list_size)
1791 {
1792     int i;
1793
1794     for (i = 0; i < v_list_size; i++) {
1795         if (v < (v_list[i] + FLT_OPTION_THRESHOLD) &&
1796             v > (v_list[i] - FLT_OPTION_THRESHOLD))
1797             break;
1798     }
1799     if (i == v_list_size)
1800         return -1;
1801
1802     return i;
1803 }
1804
1805
1806 static void validate_mix_level(void *log_ctx, const char *opt_name,
1807                                float *opt_param, const float *list,
1808                                int list_size, int default_value, int min_value,
1809                                int *ctx_param)
1810 {
1811     int mixlev = validate_float_option(*opt_param, list, list_size);
1812     if (mixlev < min_value) {
1813         mixlev = default_value;
1814         if (*opt_param >= 0.0) {
1815             av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "requested %s is not valid. using "
1816                    "default value: %0.3f\n", opt_name, list[mixlev]);
1817         }
1818     }
1819     *opt_param = list[mixlev];
1820     *ctx_param = mixlev;
1821 }
1822
1823
1824 /**
1825  * Validate metadata options as set by AVOption system.
1826  * These values can optionally be changed per-frame.
1827  *
1828  * @param s  AC-3 encoder private context
1829  */
1830 int ff_ac3_validate_metadata(AC3EncodeContext *s)
1831 {
1832     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1833     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1834
1835     opt->audio_production_info = 0;
1836     opt->extended_bsi_1        = 0;
1837     opt->extended_bsi_2        = 0;
1838     opt->eac3_mixing_metadata  = 0;
1839     opt->eac3_info_metadata    = 0;
1840
1841     /* determine mixing metadata / xbsi1 use */
1842     if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_STEREO && opt->preferred_stereo_downmix != AC3ENC_OPT_NONE) {
1843         opt->extended_bsi_1       = 1;
1844         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1845     }
1846     if (s->has_center &&
1847         (opt->ltrt_center_mix_level >= 0 || opt->loro_center_mix_level >= 0)) {
1848         opt->extended_bsi_1       = 1;
1849         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1850     }
1851     if (s->has_surround &&
1852         (opt->ltrt_surround_mix_level >= 0 || opt->loro_surround_mix_level >= 0)) {
1853         opt->extended_bsi_1       = 1;
1854         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1855     }
1856
1857     if (s->eac3) {
1858         /* determine info metadata use */
1859         if (avctx->audio_service_type != AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_MAIN)
1860             opt->eac3_info_metadata = 1;
1861         if (opt->copyright != AC3ENC_OPT_NONE || opt->original != AC3ENC_OPT_NONE)
1862             opt->eac3_info_metadata = 1;
1863         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO &&
1864             (opt->dolby_headphone_mode != AC3ENC_OPT_NONE || opt->dolby_surround_mode != AC3ENC_OPT_NONE))
1865             opt->eac3_info_metadata = 1;
1866         if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R && opt->dolby_surround_ex_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1867             opt->eac3_info_metadata = 1;
1868         if (opt->mixing_level != AC3ENC_OPT_NONE || opt->room_type != AC3ENC_OPT_NONE ||
1869             opt->ad_converter_type != AC3ENC_OPT_NONE) {
1870             opt->audio_production_info = 1;
1871             opt->eac3_info_metadata    = 1;
1872         }
1873     } else {
1874         /* determine audio production info use */
1875         if (opt->mixing_level != AC3ENC_OPT_NONE || opt->room_type != AC3ENC_OPT_NONE)
1876             opt->audio_production_info = 1;
1877
1878         /* determine xbsi2 use */
1879         if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R && opt->dolby_surround_ex_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1880             opt->extended_bsi_2 = 1;
1881         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO && opt->dolby_headphone_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1882             opt->extended_bsi_2 = 1;
1883         if (opt->ad_converter_type != AC3ENC_OPT_NONE)
1884             opt->extended_bsi_2 = 1;
1885     }
1886
1887     /* validate AC-3 mixing levels */
1888     if (!s->eac3) {
1889         if (s->has_center) {
1890             validate_mix_level(avctx, "center_mix_level", &opt->center_mix_level,
1891                             cmixlev_options, CMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1892                             &s->center_mix_level);
1893         }
1894         if (s->has_surround) {
1895             validate_mix_level(avctx, "surround_mix_level", &opt->surround_mix_level,
1896                             surmixlev_options, SURMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1897                             &s->surround_mix_level);
1898         }
1899     }
1900
1901     /* validate extended bsi 1 / mixing metadata */
1902     if (opt->extended_bsi_1 || opt->eac3_mixing_metadata) {
1903         /* default preferred stereo downmix */
1904         if (opt->preferred_stereo_downmix == AC3ENC_OPT_NONE)
1905             opt->preferred_stereo_downmix = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1906         if (!s->eac3 || s->has_center) {
1907             /* validate Lt/Rt center mix level */
1908             validate_mix_level(avctx, "ltrt_center_mix_level",
1909                                &opt->ltrt_center_mix_level, extmixlev_options,
1910                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1911                                &s->ltrt_center_mix_level);
1912             /* validate Lo/Ro center mix level */
1913             validate_mix_level(avctx, "loro_center_mix_level",
1914                                &opt->loro_center_mix_level, extmixlev_options,
1915                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1916                                &s->loro_center_mix_level);
1917         }
1918         if (!s->eac3 || s->has_surround) {
1919             /* validate Lt/Rt surround mix level */
1920             validate_mix_level(avctx, "ltrt_surround_mix_level",
1921                                &opt->ltrt_surround_mix_level, extmixlev_options,
1922                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1923                                &s->ltrt_surround_mix_level);
1924             /* validate Lo/Ro surround mix level */
1925             validate_mix_level(avctx, "loro_surround_mix_level",
1926                                &opt->loro_surround_mix_level, extmixlev_options,
1927                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1928                                &s->loro_surround_mix_level);
1929         }
1930     }
1931
1932     /* validate audio service type / channels combination */
1933     if ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE &&
1934          avctx->channels == 1) ||
1935         ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_COMMENTARY ||
1936           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_EMERGENCY  ||
1937           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_VOICE_OVER)
1938          && avctx->channels > 1)) {
1939         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid audio service type for the "
1940                                     "specified number of channels\n");
1941         return AVERROR(EINVAL);
1942     }
1943
1944     /* validate extended bsi 2 / info metadata */
1945     if (opt->extended_bsi_2 || opt->eac3_info_metadata) {
1946         /* default dolby headphone mode */
1947         if (opt->dolby_headphone_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1948             opt->dolby_headphone_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1949         /* default dolby surround ex mode */
1950         if (opt->dolby_surround_ex_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1951             opt->dolby_surround_ex_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1952         /* default A/D converter type */
1953         if (opt->ad_converter_type == AC3ENC_OPT_NONE)
1954             opt->ad_converter_type = AC3ENC_OPT_ADCONV_STANDARD;
1955     }
1956
1957     /* copyright & original defaults */
1958     if (!s->eac3 || opt->eac3_info_metadata) {
1959         /* default copyright */
1960         if (opt->copyright == AC3ENC_OPT_NONE)
1961             opt->copyright = AC3ENC_OPT_OFF;
1962         /* default original */
1963         if (opt->original == AC3ENC_OPT_NONE)
1964             opt->original = AC3ENC_OPT_ON;
1965     }
1966
1967     /* dolby surround mode default */
1968     if (!s->eac3 || opt->eac3_info_metadata) {
1969         if (opt->dolby_surround_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1970             opt->dolby_surround_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1971     }
1972
1973     /* validate audio production info */
1974     if (opt->audio_production_info) {
1975         if (opt->mixing_level == AC3ENC_OPT_NONE) {
1976             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "mixing_level must be set if "
1977                    "room_type is set\n");
1978             return AVERROR(EINVAL);
1979         }
1980         if (opt->mixing_level < 80) {
1981             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mixing level. must be between "
1982                    "80dB and 111dB\n");
1983             return AVERROR(EINVAL);
1984         }
1985         /* default room type */
1986         if (opt->room_type == AC3ENC_OPT_NONE)
1987             opt->room_type = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1988     }
1989
1990     /* set bitstream id for alternate bitstream syntax */
1991     if (!s->eac3 && (opt->extended_bsi_1 || opt->extended_bsi_2)) {
1992         if (s->bitstream_id > 8 && s->bitstream_id < 11) {
1993             static int warn_once = 1;
1994             if (warn_once) {
1995                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "alternate bitstream syntax is "
1996                        "not compatible with reduced samplerates. writing of "
1997                        "extended bitstream information will be disabled.\n");
1998                 warn_once = 0;
1999             }
2000         } else {
2001             s->bitstream_id = 6;
2002         }
2003     }
2004
2005     return 0;
2006 }
2007
2008
2009 /**
2010  * Finalize encoding and free any memory allocated by the encoder.
2011  *
2012  * @param avctx  Codec context
2013  */
2014 av_cold int ff_ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
2015 {
2016     int blk, ch;
2017     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2018
2019     av_freep(&s->windowed_samples);
2020     if (s->planar_samples)
2021     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
2022         av_freep(&s->planar_samples[ch]);
2023     av_freep(&s->planar_samples);
2024     av_freep(&s->bap_buffer);
2025     av_freep(&s->bap1_buffer);
2026     av_freep(&s->mdct_coef_buffer);
2027     av_freep(&s->fixed_coef_buffer);
2028     av_freep(&s->exp_buffer);
2029     av_freep(&s->grouped_exp_buffer);
2030     av_freep(&s->psd_buffer);
2031     av_freep(&s->band_psd_buffer);
2032     av_freep(&s->mask_buffer);
2033     av_freep(&s->qmant_buffer);
2034     av_freep(&s->cpl_coord_exp_buffer);
2035     av_freep(&s->cpl_coord_mant_buffer);
2036     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2037         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2038         av_freep(&block->mdct_coef);
2039         av_freep(&block->fixed_coef);
2040         av_freep(&block->exp);
2041         av_freep(&block->grouped_exp);
2042         av_freep(&block->psd);
2043         av_freep(&block->band_psd);
2044         av_freep(&block->mask);
2045         av_freep(&block->qmant);
2046         av_freep(&block->cpl_coord_exp);
2047         av_freep(&block->cpl_coord_mant);
2048     }
2049
2050     s->mdct_end(s);
2051
2052     return 0;
2053 }
2054
2055
2056 /*
2057  * Set channel information during initialization.
2058  */
2059 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
2060                                     uint64_t *channel_layout)
2061 {
2062     int ch_layout;
2063
2064     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
2065         return AVERROR(EINVAL);
2066     if (*channel_layout > 0x7FF)
2067         return AVERROR(EINVAL);
2068     ch_layout = *channel_layout;
2069     if (!ch_layout)
2070         ch_layout = av_get_default_channel_layout(channels);
2071
2072     s->lfe_on       = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
2073     s->channels     = channels;
2074     s->fbw_channels = channels - s->lfe_on;
2075     s->lfe_channel  = s->lfe_on ? s->fbw_channels + 1 : -1;
2076     if (s->lfe_on)
2077         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2078
2079     switch (ch_layout) {
2080     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
2081     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
2082     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
2083     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
2084     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
2085     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
2086     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
2087     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
2088     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
2089     default:
2090         return AVERROR(EINVAL);
2091     }
2092     s->has_center   = (s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO;
2093     s->has_surround =  s->channel_mode & 0x04;
2094
2095     s->channel_map  = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
2096     *channel_layout = ch_layout;
2097     if (s->lfe_on)
2098         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2099
2100     return 0;
2101 }
2102
2103
2104 static av_cold int validate_options(AC3EncodeContext *s)
2105 {
2106     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
2107     int i, ret, max_sr;
2108
2109     /* validate channel layout */
2110     if (!avctx->channel_layout) {
2111         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
2112                                       "encoder will guess the layout, but it "
2113                                       "might be incorrect.\n");
2114     }
2115     ret = set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout);
2116     if (ret) {
2117         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
2118         return ret;
2119     }
2120
2121     /* validate sample rate */
2122     /* note: max_sr could be changed from 2 to 5 for E-AC-3 once we find a
2123              decoder that supports half sample rate so we can validate that
2124              the generated files are correct. */
2125     max_sr = s->eac3 ? 2 : 8;
2126     for (i = 0; i <= max_sr; i++) {
2127         if ((ff_ac3_sample_rate_tab[i % 3] >> (i / 3)) == avctx->sample_rate)
2128             break;
2129     }
2130     if (i > max_sr) {
2131         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
2132         return AVERROR(EINVAL);
2133     }
2134     s->sample_rate        = avctx->sample_rate;
2135     s->bit_alloc.sr_shift = i / 3;
2136     s->bit_alloc.sr_code  = i % 3;
2137     s->bitstream_id       = s->eac3 ? 16 : 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
2138
2139     /* select a default bit rate if not set by the user */
2140     if (!avctx->bit_rate) {
2141         switch (s->fbw_channels) {
2142         case 1: avctx->bit_rate =  96000; break;
2143         case 2: avctx->bit_rate = 192000; break;
2144         case 3: avctx->bit_rate = 320000; break;
2145         case 4: avctx->bit_rate = 384000; break;
2146         case 5: avctx->bit_rate = 448000; break;
2147         }
2148     }
2149
2150     /* validate bit rate */
2151     if (s->eac3) {
2152         int max_br, min_br, wpf, min_br_dist, min_br_code;
2153         int num_blks_code, num_blocks, frame_samples;
2154
2155         /* calculate min/max bitrate */
2156         /* TODO: More testing with 3 and 2 blocks. All E-AC-3 samples I've
2157                  found use either 6 blocks or 1 block, even though 2 or 3 blocks
2158                  would work as far as the bit rate is concerned. */
2159         for (num_blks_code = 3; num_blks_code >= 0; num_blks_code--) {
2160             num_blocks = ((int[]){ 1, 2, 3, 6 })[num_blks_code];
2161             frame_samples  = AC3_BLOCK_SIZE * num_blocks;
2162             max_br = 2048 * s->sample_rate / frame_samples * 16;
2163             min_br = ((s->sample_rate + (frame_samples-1)) / frame_samples) * 16;
2164             if (avctx->bit_rate <= max_br)
2165                 break;
2166         }
2167         if (avctx->bit_rate < min_br || avctx->bit_rate > max_br) {
2168             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate. must be %d to %d "
2169                    "for this sample rate\n", min_br, max_br);
2170             return AVERROR(EINVAL);
2171         }
2172         s->num_blks_code = num_blks_code;
2173         s->num_blocks    = num_blocks;
2174
2175         /* calculate words-per-frame for the selected bitrate */
2176         wpf = (avctx->bit_rate / 16) * frame_samples / s->sample_rate;
2177         av_assert1(wpf > 0 && wpf <= 2048);
2178
2179         /* find the closest AC-3 bitrate code to the selected bitrate.
2180            this is needed for lookup tables for bandwidth and coupling
2181            parameter selection */
2182         min_br_code = -1;
2183         min_br_dist = INT_MAX;
2184         for (i = 0; i < 19; i++) {
2185             int br_dist = abs(ff_ac3_bitrate_tab[i] * 1000 - avctx->bit_rate);
2186             if (br_dist < min_br_dist) {
2187                 min_br_dist = br_dist;
2188                 min_br_code = i;
2189             }
2190         }
2191
2192         /* make sure the minimum frame size is below the average frame size */
2193         s->frame_size_code = min_br_code << 1;
2194         while (wpf > 1 && wpf * s->sample_rate / AC3_FRAME_SIZE * 16 > avctx->bit_rate)
2195             wpf--;
2196         s->frame_size_min = 2 * wpf;
2197     } else {
2198         int best_br = 0, best_code = 0, best_diff = INT_MAX;
2199         for (i = 0; i < 19; i++) {
2200             int br   = (ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift) * 1000;
2201             int diff = abs(br - avctx->bit_rate);
2202             if (diff < best_diff) {
2203                 best_br   = br;
2204                 best_code = i;
2205                 best_diff = diff;
2206             }
2207             if (!best_diff)
2208                 break;
2209         }
2210         avctx->bit_rate    = best_br;
2211         s->frame_size_code = best_code << 1;
2212         s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
2213         s->num_blks_code   = 0x3;
2214         s->num_blocks      = 6;
2215     }
2216     s->bit_rate   = avctx->bit_rate;
2217     s->frame_size = s->frame_size_min;
2218
2219     /* validate cutoff */
2220     if (avctx->cutoff < 0) {
2221         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid cutoff frequency\n");
2222         return AVERROR(EINVAL);
2223     }
2224     s->cutoff = avctx->cutoff;
2225     if (s->cutoff > (s->sample_rate >> 1))
2226         s->cutoff = s->sample_rate >> 1;
2227
2228     ret = ff_ac3_validate_metadata(s);
2229     if (ret)
2230         return ret;
2231
2232     s->rematrixing_enabled = s->options.stereo_rematrixing &&
2233                              (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO);
2234
2235     s->cpl_enabled = s->options.channel_coupling &&
2236                      s->channel_mode >= AC3_CHMODE_STEREO;
2237
2238     return 0;
2239 }
2240
2241
2242 /*
2243  * Set bandwidth for all channels.
2244  * The user can optionally supply a cutoff frequency. Otherwise an appropriate
2245  * default value will be used.
2246  */
2247 static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s)
2248 {
2249     int blk, ch, cpl_start;
2250
2251     if (s->cutoff) {
2252         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
2253         int fbw_coeffs;
2254         fbw_coeffs     = s->cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
2255         s->bandwidth_code = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
2256     } else {
2257         /* use default bandwidth setting */
2258         s->bandwidth_code = ac3_bandwidth_tab[s->fbw_channels-1][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2259     }
2260
2261     /* set number of coefficients for each channel */
2262     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2263         s->start_freq[ch] = 0;
2264         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2265             s->blocks[blk].end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
2266     }
2267     /* LFE channel always has 7 coefs */
2268     if (s->lfe_on) {
2269         s->start_freq[s->lfe_channel] = 0;
2270         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2271             s->blocks[blk].end_freq[ch] = 7;
2272     }
2273
2274     /* initialize coupling strategy */
2275     if (s->cpl_enabled) {
2276         if (s->options.cpl_start != AC3ENC_OPT_AUTO) {
2277             cpl_start = s->options.cpl_start;
2278         } else {
2279             cpl_start = ac3_coupling_start_tab[s->channel_mode-2][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2280             if (cpl_start < 0) {
2281                 if (s->options.channel_coupling == AC3ENC_OPT_AUTO)
2282                     s->cpl_enabled = 0;
2283                 else
2284                     cpl_start = 15;
2285             }
2286         }
2287     }
2288     if (s->cpl_enabled) {
2289         int i, cpl_start_band, cpl_end_band;
2290         uint8_t *cpl_band_sizes = s->cpl_band_sizes;
2291
2292         cpl_end_band   = s->bandwidth_code / 4 + 3;
2293         cpl_start_band = av_clip(cpl_start, 0, FFMIN(cpl_end_band-1, 15));
2294
2295         s->num_cpl_subbands = cpl_end_band - cpl_start_band;
2296
2297         s->num_cpl_bands = 1;
2298         *cpl_band_sizes  = 12;
2299         for (i = cpl_start_band + 1; i < cpl_end_band; i++) {
2300             if (ff_eac3_default_cpl_band_struct[i]) {
2301                 *cpl_band_sizes += 12;
2302             } else {
2303                 s->num_cpl_bands++;
2304                 cpl_band_sizes++;
2305                 *cpl_band_sizes = 12;
2306             }
2307         }
2308
2309         s->start_freq[CPL_CH] = cpl_start_band * 12 + 37;
2310         s->cpl_end_freq       = cpl_end_band   * 12 + 37;
2311         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2312             s->blocks[blk].end_freq[CPL_CH] = s->cpl_end_freq;
2313     }
2314 }
2315
2316
2317 static av_cold int allocate_buffers(AC3EncodeContext *s)
2318 {
2319     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
2320     int blk, ch;
2321     int channels = s->channels + 1; /* includes coupling channel */
2322     int channel_blocks = channels * s->num_blocks;
2323     int total_coefs    = AC3_MAX_COEFS * channel_blocks;
2324
2325     if (s->allocate_sample_buffers(s))
2326         goto alloc_fail;
2327
2328     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap_buffer, total_coefs *
2329                      sizeof(*s->bap_buffer), alloc_fail);
2330     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap1_buffer, total_coefs *
2331                      sizeof(*s->bap1_buffer), alloc_fail);
2332     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->mdct_coef_buffer, total_coefs *
2333                       sizeof(*s->mdct_coef_buffer), alloc_fail);
2334     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->exp_buffer, total_coefs *
2335                      sizeof(*s->exp_buffer), alloc_fail);
2336     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->grouped_exp_buffer, channel_blocks * 128 *
2337                      sizeof(*s->grouped_exp_buffer), alloc_fail);
2338     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->psd_buffer, total_coefs *
2339                      sizeof(*s->psd_buffer), alloc_fail);
2340     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->band_psd_buffer, channel_blocks * 64 *
2341                      sizeof(*s->band_psd_buffer), alloc_fail);
2342     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mask_buffer, channel_blocks * 64 *
2343                      sizeof(*s->mask_buffer), alloc_fail);
2344     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->qmant_buffer, total_coefs *
2345                      sizeof(*s->qmant_buffer), alloc_fail);
2346     if (s->cpl_enabled) {
2347         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_exp_buffer, channel_blocks * 16 *
2348                          sizeof(*s->cpl_coord_exp_buffer), alloc_fail);
2349         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_mant_buffer, channel_blocks * 16 *
2350                          sizeof(*s->cpl_coord_mant_buffer), alloc_fail);
2351     }
2352     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2353         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2354         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mdct_coef, channels * sizeof(*block->mdct_coef),
2355                           alloc_fail);
2356         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->exp, channels * sizeof(*block->exp),
2357                           alloc_fail);
2358         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->grouped_exp, channels * sizeof(*block->grouped_exp),
2359                           alloc_fail);
2360         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->psd, channels * sizeof(*block->psd),
2361                           alloc_fail);
2362         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->band_psd, channels * sizeof(*block->band_psd),
2363                           alloc_fail);
2364         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mask, channels * sizeof(*block->mask),
2365                           alloc_fail);
2366         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->qmant, channels * sizeof(*block->qmant),
2367                           alloc_fail);
2368         if (s->cpl_enabled) {
2369             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_exp, channels * sizeof(*block->cpl_coord_exp),
2370                               alloc_fail);
2371             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_mant, channels * sizeof(*block->cpl_coord_mant),
2372                               alloc_fail);
2373         }
2374
2375         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
2376             /* arrangement: block, channel, coeff */
2377             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * channels + ch)];
2378             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2379             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * channels + ch)];
2380             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * channels + ch)];
2381             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2382             if (s->cpl_enabled) {
2383                 block->cpl_coord_exp[ch]  = &s->cpl_coord_exp_buffer [16  * (blk * channels + ch)];
2384                 block->cpl_coord_mant[ch] = &s->cpl_coord_mant_buffer[16  * (blk * channels + ch)];
2385             }
2386
2387             /* arrangement: channel, block, coeff */
2388             block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2389             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2390         }
2391     }
2392
2393     if (!s->fixed_point) {
2394         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->fixed_coef_buffer, total_coefs *
2395                           sizeof(*s->fixed_coef_buffer), alloc_fail);
2396         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2397             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2398             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2399                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2400             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2401                 block->fixed_coef[ch] = &s->fixed_coef_buffer[AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2402         }
2403     } else {
2404         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2405             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2406             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2407                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2408             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2409                 block->fixed_coef[ch] = (int32_t *)block->mdct_coef[ch];
2410         }
2411     }
2412
2413     return 0;
2414 alloc_fail:
2415     return AVERROR(ENOMEM);
2416 }
2417
2418
2419 av_cold int ff_ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
2420 {
2421     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2422     int ret, frame_size_58;
2423
2424     s->avctx = avctx;
2425
2426     s->eac3 = avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_EAC3;
2427
2428     ff_ac3_common_init();
2429
2430     ret = validate_options(s);
2431     if (ret)
2432         return ret;
2433
2434     avctx->frame_size = AC3_BLOCK_SIZE * s->num_blocks;
2435     avctx->delay      = AC3_BLOCK_SIZE;
2436
2437     s->bitstream_mode = avctx->audio_service_type;
2438     if (s->bitstream_mode == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE)
2439         s->bitstream_mode = 0x7;
2440
2441     s->bits_written    = 0;
2442     s->samples_written = 0;
2443
2444     /* calculate crc_inv for both possible frame sizes */
2445     frame_size_58 = (( s->frame_size    >> 2) + ( s->frame_size    >> 4)) << 1;
2446     s->crc_inv[0] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2447     if (s->bit_alloc.sr_code == 1) {
2448         frame_size_58 = (((s->frame_size+2) >> 2) + ((s->frame_size+2) >> 4)) << 1;
2449         s->crc_inv[1] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2450     }
2451
2452     /* set function pointers */
2453     if (CONFIG_AC3_FIXED_ENCODER && s->fixed_point) {
2454         s->mdct_end                     = ff_ac3_fixed_mdct_end;
2455         s->mdct_init                    = ff_ac3_fixed_mdct_init;
2456         s->allocate_sample_buffers      = ff_ac3_fixed_allocate_sample_buffers;
2457     } else if (CONFIG_AC3_ENCODER || CONFIG_EAC3_ENCODER) {
2458         s->mdct_end                     = ff_ac3_float_mdct_end;
2459         s->mdct_init                    = ff_ac3_float_mdct_init;
2460         s->allocate_sample_buffers      = ff_ac3_float_allocate_sample_buffers;
2461     }
2462     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
2463         s->output_frame_header = ff_eac3_output_frame_header;
2464     else
2465         s->output_frame_header = ac3_output_frame_header;
2466
2467     set_bandwidth(s);
2468
2469     exponent_init(s);
2470
2471     bit_alloc_init(s);
2472
2473     ret = s->mdct_init(s);
2474     if (ret)
2475         goto init_fail;
2476
2477     ret = allocate_buffers(s);
2478     if (ret)
2479         goto init_fail;
2480
2481     ff_dsputil_init(&s->dsp, avctx);
2482     avpriv_float_dsp_init(&s->fdsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
2483     ff_ac3dsp_init(&s->ac3dsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
2484
2485     dprint_options(s);
2486
2487     return 0;
2488 init_fail:
2489     ff_ac3_encode_close(avctx);
2490     return ret;
2491 }