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

   1 /*
   2  * The simplest AC-3 encoder
   3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * The simplest AC-3 encoder.
  25  */
  26 //#define DEBUG
  27 //#define DEBUG_BITALLOC
  28 #include "libavcore/audioconvert.h"
  29 #include "libavutil/crc.h"
  30 #include "avcodec.h"
  31 #include "libavutil/common.h" /* for av_reverse */
  32 #include "put_bits.h"
  33 #include "ac3.h"
  34 #include "audioconvert.h"
  35
  36 typedef struct AC3EncodeContext {
  37     PutBitContext pb;
  38     int nb_channels;
  39     int nb_all_channels;
  40     int lfe_channel;
  41     const uint8_t *channel_map;
  42     int bit_rate;
  43     unsigned int sample_rate;
  44     unsigned int bitstream_id;
  45     unsigned int frame_size_min; /* minimum frame size in case rounding is necessary */
  46     unsigned int frame_size; /* current frame size in words */
  47     unsigned int bits_written;
  48     unsigned int samples_written;
  49     int sr_shift;
  50     unsigned int frame_size_code;
  51     unsigned int sr_code; /* frequency */
  52     unsigned int channel_mode;
  53     int lfe;
  54     unsigned int bitstream_mode;
  55     short last_samples[AC3_MAX_CHANNELS][256];
  56     unsigned int chbwcod[AC3_MAX_CHANNELS];
  57     int nb_coefs[AC3_MAX_CHANNELS];
  58
  59     /* bitrate allocation control */
  60     int slow_gain_code, slow_decay_code, fast_decay_code, db_per_bit_code, floor_code;
  61     AC3BitAllocParameters bit_alloc;
  62     int coarse_snr_offset;
  63     int fast_gain_code[AC3_MAX_CHANNELS];
  64     int fine_snr_offset[AC3_MAX_CHANNELS];
  65     /* mantissa encoding */
  66     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;
  67 } AC3EncodeContext;
  68
  69 static int16_t costab[64];
  70 static int16_t sintab[64];
  71 static int16_t xcos1[128];
  72 static int16_t xsin1[128];
  73
  74 #define MDCT_NBITS 9
  75 #define N         (1 << MDCT_NBITS)
  76
  77 /* new exponents are sent if their Norm 1 exceed this number */
  78 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 1000
  79
  80 static inline int16_t fix15(float a)
  81 {
  82     int v;
  83     v = (int)(a * (float)(1 << 15));
  84     if (v < -32767)
  85         v = -32767;
  86     else if (v > 32767)
  87         v = 32767;
  88     return v;
  89 }
  90
  91 typedef struct IComplex {
  92     short re,im;
  93 } IComplex;
  94
  95 static av_cold void fft_init(int ln)
  96 {
  97     int i, n;
  98     float alpha;
  99
 100     n = 1 << ln;
 101
 102     for(i=0;i<(n/2);i++) {
 103         alpha = 2 * M_PI * (float)i / (float)n;
 104         costab[i] = fix15(cos(alpha));
 105         sintab[i] = fix15(sin(alpha));
 106     }
 107 }
 108
 109 /* butter fly op */
 110 #define BF(pre, pim, qre, qim, pre1, pim1, qre1, qim1) \
 111 {\
 112   int ax, ay, bx, by;\
 113   bx=pre1;\
 114   by=pim1;\
 115   ax=qre1;\
 116   ay=qim1;\
 117   pre = (bx + ax) >> 1;\
 118   pim = (by + ay) >> 1;\
 119   qre = (bx - ax) >> 1;\
 120   qim = (by - ay) >> 1;\
 121 }
 122
 123 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
 124 {\
 125    pre = (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim)) >> 15;\
 126    pim = (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim)) >> 15;\
 127 }
 128
 129
 130 /* do a 2^n point complex fft on 2^ln points. */
 131 static void fft(IComplex *z, int ln)
 132 {
 133     int        j, l, np, np2;
 134     int        nblocks, nloops;
 135     register IComplex *p,*q;
 136     int tmp_re, tmp_im;
 137
 138     np = 1 << ln;
 139
 140     /* reverse */
 141     for(j=0;j<np;j++) {
 142         int k = av_reverse[j] >> (8 - ln);
 143         if (k < j)
 144             FFSWAP(IComplex, z[k], z[j]);
 145     }
 146
 147     /* pass 0 */
 148
 149     p=&z[0];
 150     j=(np >> 1);
 151     do {
 152         BF(p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im,
 153            p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im);
 154         p+=2;
 155     } while (--j != 0);
 156
 157     /* pass 1 */
 158
 159     p=&z[0];
 160     j=np >> 2;
 161     do {
 162         BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im,
 163            p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
 164         BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im,
 165            p[1].re, p[1].im, p[3].im, -p[3].re);
 166         p+=4;
 167     } while (--j != 0);
 168
 169     /* pass 2 .. ln-1 */
 170
 171     nblocks = np >> 3;
 172     nloops = 1 << 2;
 173     np2 = np >> 1;
 174     do {
 175         p = z;
 176         q = z + nloops;
 177         for (j = 0; j < nblocks; ++j) {
 178
 179             BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
 180                p->re, p->im, q->re, q->im);
 181
 182             p++;
 183             q++;
 184             for(l = nblocks; l < np2; l += nblocks) {
 185                 CMUL(tmp_re, tmp_im, costab[l], -sintab[l], q->re, q->im);
 186                 BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
 187                    p->re, p->im, tmp_re, tmp_im);
 188                 p++;
 189                 q++;
 190             }
 191             p += nloops;
 192             q += nloops;
 193         }
 194         nblocks = nblocks >> 1;
 195         nloops = nloops << 1;
 196     } while (nblocks != 0);
 197 }
 198
 199 /* do a 512 point mdct */
 200 static void mdct512(int32_t *out, int16_t *in)
 201 {
 202     int i, re, im, re1, im1;
 203     int16_t rot[N];
 204     IComplex x[N/4];
 205
 206     /* shift to simplify computations */
 207     for(i=0;i<N/4;i++)
 208         rot[i] = -in[i + 3*N/4];
 209     for(i=N/4;i<N;i++)
 210         rot[i] = in[i - N/4];
 211
 212     /* pre rotation */
 213     for(i=0;i<N/4;i++) {
 214         re = ((int)rot[2*i] - (int)rot[N-1-2*i]) >> 1;
 215         im = -((int)rot[N/2+2*i] - (int)rot[N/2-1-2*i]) >> 1;
 216         CMUL(x[i].re, x[i].im, re, im, -xcos1[i], xsin1[i]);
 217     }
 218
 219     fft(x, MDCT_NBITS - 2);
 220
 221     /* post rotation */
 222     for(i=0;i<N/4;i++) {
 223         re = x[i].re;
 224         im = x[i].im;
 225         CMUL(re1, im1, re, im, xsin1[i], xcos1[i]);
 226         out[2*i] = im1;
 227         out[N/2-1-2*i] = re1;
 228     }
 229 }
 230
 231 /* XXX: use another norm ? */
 232 static int calc_exp_diff(uint8_t *exp1, uint8_t *exp2, int n)
 233 {
 234     int sum, i;
 235     sum = 0;
 236     for(i=0;i<n;i++) {
 237         sum += abs(exp1[i] - exp2[i]);
 238     }
 239     return sum;
 240 }
 241
 242 static void compute_exp_strategy(uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
 243                                  uint8_t exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 244                                  int ch, int is_lfe)
 245 {
 246     int i, j;
 247     int exp_diff;
 248
 249     /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
 250        reused in the next frame */
 251     exp_strategy[0][ch] = EXP_NEW;
 252     for(i=1;i<NB_BLOCKS;i++) {
 253         exp_diff = calc_exp_diff(exp[i][ch], exp[i-1][ch], N/2);
 254         dprintf(NULL, "exp_diff=%d\n", exp_diff);
 255         if (exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
 256             exp_strategy[i][ch] = EXP_NEW;
 257         else
 258             exp_strategy[i][ch] = EXP_REUSE;
 259     }
 260     if (is_lfe)
 261         return;
 262
 263     /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
 264        recoded, we use a coarse encoding */
 265     i = 0;
 266     while (i < NB_BLOCKS) {
 267         j = i + 1;
 268         while (j < NB_BLOCKS && exp_strategy[j][ch] == EXP_REUSE)
 269             j++;
 270         switch(j - i) {
 271         case 1:
 272             exp_strategy[i][ch] = EXP_D45;
 273             break;
 274         case 2:
 275         case 3:
 276             exp_strategy[i][ch] = EXP_D25;
 277             break;
 278         default:
 279             exp_strategy[i][ch] = EXP_D15;
 280             break;
 281         }
 282         i = j;
 283     }
 284 }
 285
 286 /* set exp[i] to min(exp[i], exp1[i]) */
 287 static void exponent_min(uint8_t exp[N/2], uint8_t exp1[N/2], int n)
 288 {
 289     int i;
 290
 291     for(i=0;i<n;i++) {
 292         if (exp1[i] < exp[i])
 293             exp[i] = exp1[i];
 294     }
 295 }
 296
 297 /* update the exponents so that they are the ones the decoder will
 298    decode. Return the number of bits used to code the exponents */
 299 static int encode_exp(uint8_t encoded_exp[N/2],
 300                       uint8_t exp[N/2],
 301                       int nb_exps,
 302                       int exp_strategy)
 303 {
 304     int group_size, nb_groups, i, j, k, exp_min;
 305     uint8_t exp1[N/2];
 306
 307     switch(exp_strategy) {
 308     case EXP_D15:
 309         group_size = 1;
 310         break;
 311     case EXP_D25:
 312         group_size = 2;
 313         break;
 314     default:
 315     case EXP_D45:
 316         group_size = 4;
 317         break;
 318     }
 319     nb_groups = ((nb_exps + (group_size * 3) - 4) / (3 * group_size)) * 3;
 320
 321     /* for each group, compute the minimum exponent */
 322     exp1[0] = exp[0]; /* DC exponent is handled separately */
 323     k = 1;
 324     for(i=1;i<=nb_groups;i++) {
 325         exp_min = exp[k];
 326         assert(exp_min >= 0 && exp_min <= 24);
 327         for(j=1;j<group_size;j++) {
 328             if (exp[k+j] < exp_min)
 329                 exp_min = exp[k+j];
 330         }
 331         exp1[i] = exp_min;
 332         k += group_size;
 333     }
 334
 335     /* constraint for DC exponent */
 336     if (exp1[0] > 15)
 337         exp1[0] = 15;
 338
 339     /* Decrease the delta between each groups to within 2
 340      * so that they can be differentially encoded */
 341     for (i=1;i<=nb_groups;i++)
 342         exp1[i] = FFMIN(exp1[i], exp1[i-1] + 2);
 343     for (i=nb_groups-1;i>=0;i--)
 344         exp1[i] = FFMIN(exp1[i], exp1[i+1] + 2);
 345
 346     /* now we have the exponent values the decoder will see */
 347     encoded_exp[0] = exp1[0];
 348     k = 1;
 349     for(i=1;i<=nb_groups;i++) {
 350         for(j=0;j<group_size;j++) {
 351             encoded_exp[k+j] = exp1[i];
 352         }
 353         k += group_size;
 354     }
 355
 356 #if defined(DEBUG)
 357     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "exponents: strategy=%d\n", exp_strategy);
 358     for(i=0;i<=nb_groups * group_size;i++) {
 359         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%d ", encoded_exp[i]);
 360     }
 361     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "\n");
 362 #endif
 363
 364     return 4 + (nb_groups / 3) * 7;
 365 }
 366
 367 /* return the size in bits taken by the mantissa */
 368 static int compute_mantissa_size(AC3EncodeContext *s, uint8_t *m, int nb_coefs)
 369 {
 370     int bits, mant, i;
 371
 372     bits = 0;
 373     for(i=0;i<nb_coefs;i++) {
 374         mant = m[i];
 375         switch(mant) {
 376         case 0:
 377             /* nothing */
 378             break;
 379         case 1:
 380             /* 3 mantissa in 5 bits */
 381             if (s->mant1_cnt == 0)
 382                 bits += 5;
 383             if (++s->mant1_cnt == 3)
 384                 s->mant1_cnt = 0;
 385             break;
 386         case 2:
 387             /* 3 mantissa in 7 bits */
 388             if (s->mant2_cnt == 0)
 389                 bits += 7;
 390             if (++s->mant2_cnt == 3)
 391                 s->mant2_cnt = 0;
 392             break;
 393         case 3:
 394             bits += 3;
 395             break;
 396         case 4:
 397             /* 2 mantissa in 7 bits */
 398             if (s->mant4_cnt == 0)
 399                 bits += 7;
 400             if (++s->mant4_cnt == 2)
 401                 s->mant4_cnt = 0;
 402             break;
 403         case 14:
 404             bits += 14;
 405             break;
 406         case 15:
 407             bits += 16;
 408             break;
 409         default:
 410             bits += mant - 1;
 411             break;
 412         }
 413     }
 414     return bits;
 415 }
 416
 417
 418 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s,
 419                               uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 420                               uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
 421                               int16_t psd[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 422                               int16_t mask[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][50])
 423 {
 424     int blk, ch;
 425     int16_t band_psd[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][50];
 426
 427     for(blk=0; blk<NB_BLOCKS; blk++) {
 428         for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
 429             if(exp_strategy[blk][ch] == EXP_REUSE) {
 430                 memcpy(psd[blk][ch], psd[blk-1][ch], (N/2)*sizeof(int16_t));
 431                 memcpy(mask[blk][ch], mask[blk-1][ch], 50*sizeof(int16_t));
 432             } else {
 433                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(encoded_exp[blk][ch], 0,
 434                                           s->nb_coefs[ch],
 435                                           psd[blk][ch], band_psd[blk][ch]);
 436                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, band_psd[blk][ch],
 437                                            0, s->nb_coefs[ch],
 438                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
 439                                            ch == s->lfe_channel,
 440                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
 441                                            mask[blk][ch]);
 442             }
 443         }
 444     }
 445 }
 446
 447 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s,
 448                      int16_t mask[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][50],
 449                      int16_t psd[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 450                      uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 451                      int frame_bits, int coarse_snr_offset, int fine_snr_offset)
 452 {
 453     int i, ch;
 454     int snr_offset;
 455
 456     snr_offset = (((coarse_snr_offset - 15) << 4) + fine_snr_offset) << 2;
 457
 458     /* compute size */
 459     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
 460         s->mant1_cnt = 0;
 461         s->mant2_cnt = 0;
 462         s->mant4_cnt = 0;
 463         for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
 464             ff_ac3_bit_alloc_calc_bap(mask[i][ch], psd[i][ch], 0,
 465                                       s->nb_coefs[ch], snr_offset,
 466                                       s->bit_alloc.floor, ff_ac3_bap_tab,
 467                                       bap[i][ch]);
 468             frame_bits += compute_mantissa_size(s, bap[i][ch],
 469                                                  s->nb_coefs[ch]);
 470         }
 471     }
 472 #if 0
 473     printf("csnr=%d fsnr=%d frame_bits=%d diff=%d\n",
 474            coarse_snr_offset, fine_snr_offset, frame_bits,
 475            16 * s->frame_size - ((frame_bits + 7) & ~7));
 476 #endif
 477     return 16 * s->frame_size - frame_bits;
 478 }
 479
 480 #define SNR_INC1 4
 481
 482 static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s,
 483                                   uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 484                                   uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 485                                   uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
 486                                   int frame_bits)
 487 {
 488     int i, ch;
 489     int coarse_snr_offset, fine_snr_offset;
 490     uint8_t bap1[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
 491     int16_t psd[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
 492     int16_t mask[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][50];
 493     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
 494
 495     /* init default parameters */
 496     s->slow_decay_code = 2;
 497     s->fast_decay_code = 1;
 498     s->slow_gain_code = 1;
 499     s->db_per_bit_code = 2;
 500     s->floor_code = 4;
 501     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++)
 502         s->fast_gain_code[ch] = 4;
 503
 504     /* compute real values */
 505     s->bit_alloc.sr_code = s->sr_code;
 506     s->bit_alloc.sr_shift = s->sr_shift;
 507     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->sr_shift;
 508     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->sr_shift;
 509     s->bit_alloc.slow_gain = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
 510     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
 511     s->bit_alloc.floor = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
 512
 513     /* header size */
 514     frame_bits += 65;
 515     // if (s->channel_mode == 2)
 516     //    frame_bits += 2;
 517     frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
 518
 519     /* audio blocks */
 520     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
 521         frame_bits += s->nb_channels * 2 + 2; /* blksw * c, dithflag * c, dynrnge, cplstre */
 522         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
 523             frame_bits++; /* rematstr */
 524             if(i==0) frame_bits += 4;
 525         }
 526         frame_bits += 2 * s->nb_channels; /* chexpstr[2] * c */
 527         if (s->lfe)
 528             frame_bits++; /* lfeexpstr */
 529         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
 530             if (exp_strategy[i][ch] != EXP_REUSE)
 531                 frame_bits += 6 + 2; /* chbwcod[6], gainrng[2] */
 532         }
 533         frame_bits++; /* baie */
 534         frame_bits++; /* snr */
 535         frame_bits += 2; /* delta / skip */
 536     }
 537     frame_bits++; /* cplinu for block 0 */
 538     /* bit alloc info */
 539     /* sdcycod[2], fdcycod[2], sgaincod[2], dbpbcod[2], floorcod[3] */
 540     /* csnroffset[6] */
 541     /* (fsnoffset[4] + fgaincod[4]) * c */
 542     frame_bits += 2*4 + 3 + 6 + s->nb_all_channels * (4 + 3);
 543
 544     /* auxdatae, crcrsv */
 545     frame_bits += 2;
 546
 547     /* CRC */
 548     frame_bits += 16;
 549
 550     /* calculate psd and masking curve before doing bit allocation */
 551     bit_alloc_masking(s, encoded_exp, exp_strategy, psd, mask);
 552
 553     /* now the big work begins : do the bit allocation. Modify the snr
 554        offset until we can pack everything in the requested frame size */
 555
 556     coarse_snr_offset = s->coarse_snr_offset;
 557     while (coarse_snr_offset >= 0 &&
 558            bit_alloc(s, mask, psd, bap, frame_bits, coarse_snr_offset, 0) < 0)
 559         coarse_snr_offset -= SNR_INC1;
 560     if (coarse_snr_offset < 0) {
 561         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Bit allocation failed. Try increasing the bitrate.\n");
 562         return -1;
 563     }
 564     while ((coarse_snr_offset + SNR_INC1) <= 63 &&
 565            bit_alloc(s, mask, psd, bap1, frame_bits,
 566                      coarse_snr_offset + SNR_INC1, 0) >= 0) {
 567         coarse_snr_offset += SNR_INC1;
 568         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
 569     }
 570     while ((coarse_snr_offset + 1) <= 63 &&
 571            bit_alloc(s, mask, psd, bap1, frame_bits, coarse_snr_offset + 1, 0) >= 0) {
 572         coarse_snr_offset++;
 573         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
 574     }
 575
 576     fine_snr_offset = 0;
 577     while ((fine_snr_offset + SNR_INC1) <= 15 &&
 578            bit_alloc(s, mask, psd, bap1, frame_bits,
 579                      coarse_snr_offset, fine_snr_offset + SNR_INC1) >= 0) {
 580         fine_snr_offset += SNR_INC1;
 581         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
 582     }
 583     while ((fine_snr_offset + 1) <= 15 &&
 584            bit_alloc(s, mask, psd, bap1, frame_bits,
 585                      coarse_snr_offset, fine_snr_offset + 1) >= 0) {
 586         fine_snr_offset++;
 587         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
 588     }
 589
 590     s->coarse_snr_offset = coarse_snr_offset;
 591     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++)
 592         s->fine_snr_offset[ch] = fine_snr_offset;
 593 #if defined(DEBUG_BITALLOC)
 594     {
 595         int j;
 596
 597         for(i=0;i<6;i++) {
 598             for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
 599                 printf("Block #%d Ch%d:\n", i, ch);
 600                 printf("bap=");
 601                 for(j=0;j<s->nb_coefs[ch];j++) {
 602                     printf("%d ",bap[i][ch][j]);
 603                 }
 604                 printf("\n");
 605             }
 606         }
 607     }
 608 #endif
 609     return 0;
 610 }
 611
 612 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
 613                                     int64_t *channel_layout)
 614 {
 615     int ch_layout;
 616
 617     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
 618         return -1;
 619     if ((uint64_t)*channel_layout > 0x7FF)
 620         return -1;
 621     ch_layout = *channel_layout;
 622     if (!ch_layout)
 623         ch_layout = avcodec_guess_channel_layout(channels, CODEC_ID_AC3, NULL);
 624     if (av_get_channel_layout_nb_channels(ch_layout) != channels)
 625         return -1;
 626
 627     s->lfe = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
 628     s->nb_all_channels = channels;
 629     s->nb_channels = channels - s->lfe;
 630     s->lfe_channel = s->lfe ? s->nb_channels : -1;
 631     if (s->lfe)
 632         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
 633
 634     switch (ch_layout) {
 635     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
 636     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
 637     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
 638     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
 639     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
 640     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
 641     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
 642     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
 643     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
 644     default:
 645         return -1;
 646     }
 647
 648     s->channel_map = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe];
 649     *channel_layout = ch_layout;
 650     if (s->lfe)
 651         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
 652
 653     return 0;
 654 }
 655
 656 static av_cold int AC3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 657 {
 658     int freq = avctx->sample_rate;
 659     int bitrate = avctx->bit_rate;
 660     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
 661     int i, j, ch;
 662     float alpha;
 663     int bw_code;
 664
 665     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
 666
 667     ac3_common_init();
 668
 669     if (!avctx->channel_layout) {
 670         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
 671                                       "encoder will guess the layout, but it "
 672                                       "might be incorrect.\n");
 673     }
 674     if (set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout)) {
 675         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
 676         return -1;
 677     }
 678
 679     /* frequency */
 680     for(i=0;i<3;i++) {
 681         for(j=0;j<3;j++)
 682             if ((ff_ac3_sample_rate_tab[j] >> i) == freq)
 683                 goto found;
 684     }
 685     return -1;
 686  found:
 687     s->sample_rate = freq;
 688     s->sr_shift = i;
 689     s->sr_code = j;
 690     s->bitstream_id = 8 + s->sr_shift;
 691     s->bitstream_mode = 0; /* complete main audio service */
 692
 693     /* bitrate & frame size */
 694     for(i=0;i<19;i++) {
 695         if ((ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->sr_shift)*1000 == bitrate)
 696             break;
 697     }
 698     if (i == 19)
 699         return -1;
 700     s->bit_rate = bitrate;
 701     s->frame_size_code = i << 1;
 702     s->frame_size_min = ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->sr_code];
 703     s->bits_written = 0;
 704     s->samples_written = 0;
 705     s->frame_size = s->frame_size_min;
 706
 707     /* bit allocation init */
 708     if(avctx->cutoff) {
 709         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
 710         int cutoff = av_clip(avctx->cutoff, 1, s->sample_rate >> 1);
 711         int fbw_coeffs = cutoff * 512 / s->sample_rate;
 712         bw_code = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
 713     } else {
 714         /* use default bandwidth setting */
 715         /* XXX: should compute the bandwidth according to the frame
 716            size, so that we avoid annoying high frequency artifacts */
 717         bw_code = 50;
 718     }
 719     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
 720         /* bandwidth for each channel */
 721         s->chbwcod[ch] = bw_code;
 722         s->nb_coefs[ch] = bw_code * 3 + 73;
 723     }
 724     if (s->lfe) {
 725         s->nb_coefs[s->lfe_channel] = 7; /* fixed */
 726     }
 727     /* initial snr offset */
 728     s->coarse_snr_offset = 40;
 729
 730     /* mdct init */
 731     fft_init(MDCT_NBITS - 2);
 732     for(i=0;i<N/4;i++) {
 733         alpha = 2 * M_PI * (i + 1.0 / 8.0) / (float)N;
 734         xcos1[i] = fix15(-cos(alpha));
 735         xsin1[i] = fix15(-sin(alpha));
 736     }
 737
 738     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 739     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
 740
 741     return 0;
 742 }
 743
 744 /* output the AC-3 frame header */
 745 static void output_frame_header(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
 746 {
 747     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
 748
 749     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77); /* frame header */
 750     put_bits(&s->pb, 16, 0); /* crc1: will be filled later */
 751     put_bits(&s->pb, 2, s->sr_code);
 752     put_bits(&s->pb, 6, s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min));
 753     put_bits(&s->pb, 5, s->bitstream_id);
 754     put_bits(&s->pb, 3, s->bitstream_mode);
 755     put_bits(&s->pb, 3, s->channel_mode);
 756     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
 757         put_bits(&s->pb, 2, 1); /* XXX -4.5 dB */
 758     if (s->channel_mode & 0x04)
 759         put_bits(&s->pb, 2, 1); /* XXX -6 dB */
 760     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 761         put_bits(&s->pb, 2, 0); /* surround not indicated */
 762     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe); /* LFE */
 763     put_bits(&s->pb, 5, 31); /* dialog norm: -31 db */
 764     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no compression control word */
 765     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no lang code */
 766     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no audio production info */
 767     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no copyright */
 768     put_bits(&s->pb, 1, 1); /* original bitstream */
 769     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no time code 1 */
 770     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no time code 2 */
 771     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no additional bit stream info */
 772 }
 773
 774 /* symetric quantization on 'levels' levels */
 775 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
 776 {
 777     int v;
 778
 779     if (c >= 0) {
 780         v = (levels * (c << e)) >> 24;
 781         v = (v + 1) >> 1;
 782         v = (levels >> 1) + v;
 783     } else {
 784         v = (levels * ((-c) << e)) >> 24;
 785         v = (v + 1) >> 1;
 786         v = (levels >> 1) - v;
 787     }
 788     assert (v >= 0 && v < levels);
 789     return v;
 790 }
 791
 792 /* asymetric quantization on 2^qbits levels */
 793 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
 794 {
 795     int lshift, m, v;
 796
 797     lshift = e + qbits - 24;
 798     if (lshift >= 0)
 799         v = c << lshift;
 800     else
 801         v = c >> (-lshift);
 802     /* rounding */
 803     v = (v + 1) >> 1;
 804     m = (1 << (qbits-1));
 805     if (v >= m)
 806         v = m - 1;
 807     assert(v >= -m);
 808     return v & ((1 << qbits)-1);
 809 }
 810
 811 /* Output one audio block. There are NB_BLOCKS audio blocks in one AC-3
 812    frame */
 813 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s,
 814                                uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS],
 815                                uint8_t encoded_exp[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 816                                uint8_t bap[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 817                                int32_t mdct_coefs[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 818                                int8_t global_exp[AC3_MAX_CHANNELS],
 819                                int block_num)
 820 {
 821     int ch, nb_groups, group_size, i, baie, rbnd;
 822     uint8_t *p;
 823     uint16_t qmant[AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
 824     int exp0, exp1;
 825     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;
 826     uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr;
 827     int delta0, delta1, delta2;
 828
 829     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++)
 830         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* 512 point MDCT */
 831     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++)
 832         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* no dither */
 833     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no dynamic range */
 834     if (block_num == 0) {
 835         /* for block 0, even if no coupling, we must say it. This is a
 836            waste of bit :-) */
 837         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* coupling strategy present */
 838         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no coupling strategy */
 839     } else {
 840         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no new coupling strategy */
 841     }
 842
 843     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 844       {
 845         if(block_num==0)
 846           {
 847             /* first block must define rematrixing (rematstr)  */
 848             put_bits(&s->pb, 1, 1);
 849
 850             /* dummy rematrixing rematflg(1:4)=0 */
 851             for (rbnd=0;rbnd<4;rbnd++)
 852               put_bits(&s->pb, 1, 0);
 853           }
 854         else
 855           {
 856             /* no matrixing (but should be used in the future) */
 857             put_bits(&s->pb, 1, 0);
 858           }
 859       }
 860
 861 #if defined(DEBUG)
 862     {
 863       static int count = 0;
 864       av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Block #%d (%d)\n", block_num, count++);
 865     }
 866 #endif
 867     /* exponent strategy */
 868     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
 869         put_bits(&s->pb, 2, exp_strategy[ch]);
 870     }
 871
 872     if (s->lfe) {
 873         put_bits(&s->pb, 1, exp_strategy[s->lfe_channel]);
 874     }
 875
 876     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
 877         if (exp_strategy[ch] != EXP_REUSE)
 878             put_bits(&s->pb, 6, s->chbwcod[ch]);
 879     }
 880
 881     /* exponents */
 882     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
 883         switch(exp_strategy[ch]) {
 884         case EXP_REUSE:
 885             continue;
 886         case EXP_D15:
 887             group_size = 1;
 888             break;
 889         case EXP_D25:
 890             group_size = 2;
 891             break;
 892         default:
 893         case EXP_D45:
 894             group_size = 4;
 895             break;
 896         }
 897         nb_groups = (s->nb_coefs[ch] + (group_size * 3) - 4) / (3 * group_size);
 898         p = encoded_exp[ch];
 899
 900         /* first exponent */
 901         exp1 = *p++;
 902         put_bits(&s->pb, 4, exp1);
 903
 904         /* next ones are delta encoded */
 905         for(i=0;i<nb_groups;i++) {
 906             /* merge three delta in one code */
 907             exp0 = exp1;
 908             exp1 = p[0];
 909             p += group_size;
 910             delta0 = exp1 - exp0 + 2;
 911
 912             exp0 = exp1;
 913             exp1 = p[0];
 914             p += group_size;
 915             delta1 = exp1 - exp0 + 2;
 916
 917             exp0 = exp1;
 918             exp1 = p[0];
 919             p += group_size;
 920             delta2 = exp1 - exp0 + 2;
 921
 922             put_bits(&s->pb, 7, ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2);
 923         }
 924
 925         if (ch != s->lfe_channel)
 926             put_bits(&s->pb, 2, 0); /* no gain range info */
 927     }
 928
 929     /* bit allocation info */
 930     baie = (block_num == 0);
 931     put_bits(&s->pb, 1, baie);
 932     if (baie) {
 933         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
 934         put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
 935         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
 936         put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
 937         put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
 938     }
 939
 940     /* snr offset */
 941     put_bits(&s->pb, 1, baie); /* always present with bai */
 942     if (baie) {
 943         put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
 944         for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
 945             put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
 946             put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
 947         }
 948     }
 949
 950     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
 951     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
 952
 953     /* mantissa encoding : we use two passes to handle the grouping. A
 954        one pass method may be faster, but it would necessitate to
 955        modify the output stream. */
 956
 957     /* first pass: quantize */
 958     mant1_cnt = mant2_cnt = mant4_cnt = 0;
 959     qmant1_ptr = qmant2_ptr = qmant4_ptr = NULL;
 960
 961     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
 962         int b, c, e, v;
 963
 964         for(i=0;i<s->nb_coefs[ch];i++) {
 965             c = mdct_coefs[ch][i];
 966             e = encoded_exp[ch][i] - global_exp[ch];
 967             b = bap[ch][i];
 968             switch(b) {
 969             case 0:
 970                 v = 0;
 971                 break;
 972             case 1:
 973                 v = sym_quant(c, e, 3);
 974                 switch(mant1_cnt) {
 975                 case 0:
 976                     qmant1_ptr = &qmant[ch][i];
 977                     v = 9 * v;
 978                     mant1_cnt = 1;
 979                     break;
 980                 case 1:
 981                     *qmant1_ptr += 3 * v;
 982                     mant1_cnt = 2;
 983                     v = 128;
 984                     break;
 985                 default:
 986                     *qmant1_ptr += v;
 987                     mant1_cnt = 0;
 988                     v = 128;
 989                     break;
 990                 }
 991                 break;
 992             case 2:
 993                 v = sym_quant(c, e, 5);
 994                 switch(mant2_cnt) {
 995                 case 0:
 996                     qmant2_ptr = &qmant[ch][i];
 997                     v = 25 * v;
 998                     mant2_cnt = 1;
 999                     break;
1000                 case 1:
1001                     *qmant2_ptr += 5 * v;
1002                     mant2_cnt = 2;
1003                     v = 128;
1004                     break;
1005                 default:
1006                     *qmant2_ptr += v;
1007                     mant2_cnt = 0;
1008                     v = 128;
1009                     break;
1010                 }
1011                 break;
1012             case 3:
1013                 v = sym_quant(c, e, 7);
1014                 break;
1015             case 4:
1016                 v = sym_quant(c, e, 11);
1017                 switch(mant4_cnt) {
1018                 case 0:
1019                     qmant4_ptr = &qmant[ch][i];
1020                     v = 11 * v;
1021                     mant4_cnt = 1;
1022                     break;
1023                 default:
1024                     *qmant4_ptr += v;
1025                     mant4_cnt = 0;
1026                     v = 128;
1027                     break;
1028                 }
1029                 break;
1030             case 5:
1031                 v = sym_quant(c, e, 15);
1032                 break;
1033             case 14:
1034                 v = asym_quant(c, e, 14);
1035                 break;
1036             case 15:
1037                 v = asym_quant(c, e, 16);
1038                 break;
1039             default:
1040                 v = asym_quant(c, e, b - 1);
1041                 break;
1042             }
1043             qmant[ch][i] = v;
1044         }
1045     }
1046
1047     /* second pass : output the values */
1048     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
1049         int b, q;
1050
1051         for(i=0;i<s->nb_coefs[ch];i++) {
1052             q = qmant[ch][i];
1053             b = bap[ch][i];
1054             switch(b) {
1055             case 0:
1056                 break;
1057             case 1:
1058                 if (q != 128)
1059                     put_bits(&s->pb, 5, q);
1060                 break;
1061             case 2:
1062                 if (q != 128)
1063                     put_bits(&s->pb, 7, q);
1064                 break;
1065             case 3:
1066                 put_bits(&s->pb, 3, q);
1067                 break;
1068             case 4:
1069                 if (q != 128)
1070                     put_bits(&s->pb, 7, q);
1071                 break;
1072             case 14:
1073                 put_bits(&s->pb, 14, q);
1074                 break;
1075             case 15:
1076                 put_bits(&s->pb, 16, q);
1077                 break;
1078             default:
1079                 put_bits(&s->pb, b - 1, q);
1080                 break;
1081             }
1082         }
1083     }
1084 }
1085
1086 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1087
1088 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1089 {
1090     unsigned int c;
1091
1092     c = 0;
1093     while (a) {
1094         if (a & 1)
1095             c ^= b;
1096         a = a >> 1;
1097         b = b << 1;
1098         if (b & (1 << 16))
1099             b ^= poly;
1100     }
1101     return c;
1102 }
1103
1104 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1105 {
1106     unsigned int r;
1107     r = 1;
1108     while (n) {
1109         if (n & 1)
1110             r = mul_poly(r, a, poly);
1111         a = mul_poly(a, a, poly);
1112         n >>= 1;
1113     }
1114     return r;
1115 }
1116
1117
1118 /* compute log2(max(abs(tab[]))) */
1119 static int log2_tab(int16_t *tab, int n)
1120 {
1121     int i, v;
1122
1123     v = 0;
1124     for(i=0;i<n;i++) {
1125         v |= abs(tab[i]);
1126     }
1127     return av_log2(v);
1128 }
1129
1130 static void lshift_tab(int16_t *tab, int n, int lshift)
1131 {
1132     int i;
1133
1134     if (lshift > 0) {
1135         for(i=0;i<n;i++) {
1136             tab[i] <<= lshift;
1137         }
1138     } else if (lshift < 0) {
1139         lshift = -lshift;
1140         for(i=0;i<n;i++) {
1141             tab[i] >>= lshift;
1142         }
1143     }
1144 }
1145
1146 /* fill the end of the frame and compute the two crcs */
1147 static int output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1148 {
1149     int frame_size, frame_size_58, n, crc1, crc2, crc_inv;
1150     uint8_t *frame;
1151
1152     frame_size = s->frame_size; /* frame size in words */
1153     /* align to 8 bits */
1154     flush_put_bits(&s->pb);
1155     /* add zero bytes to reach the frame size */
1156     frame = s->pb.buf;
1157     n = 2 * s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
1158     assert(n >= 0);
1159     if(n>0)
1160       memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, n);
1161
1162     /* Now we must compute both crcs : this is not so easy for crc1
1163        because it is at the beginning of the data... */
1164     frame_size_58 = (frame_size >> 1) + (frame_size >> 3);
1165     crc1 = av_bswap16(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0,
1166                            frame + 4, 2 * frame_size_58 - 4));
1167     /* XXX: could precompute crc_inv */
1168     crc_inv = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (16 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
1169     crc1 = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1170     AV_WB16(frame+2,crc1);
1171
1172     crc2 = av_bswap16(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0,
1173                            frame + 2 * frame_size_58,
1174                            (frame_size - frame_size_58) * 2 - 2));
1175     AV_WB16(frame+2*frame_size-2,crc2);
1176
1177     //    printf("n=%d frame_size=%d\n", n, frame_size);
1178     return frame_size * 2;
1179 }
1180
1181 static int AC3_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
1182                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
1183 {
1184     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1185     const int16_t *samples = data;
1186     int i, j, k, v, ch;
1187     int16_t input_samples[N];
1188     int32_t mdct_coef[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1189     uint8_t exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1190     uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS];
1191     uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1192     uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1193     int8_t exp_samples[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS];
1194     int frame_bits;
1195
1196     frame_bits = 0;
1197     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
1198         int ich = s->channel_map[ch];
1199         /* fixed mdct to the six sub blocks & exponent computation */
1200         for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
1201             const int16_t *sptr;
1202             int sinc;
1203
1204             /* compute input samples */
1205             memcpy(input_samples, s->last_samples[ich], N/2 * sizeof(int16_t));
1206             sinc = s->nb_all_channels;
1207             sptr = samples + (sinc * (N/2) * i) + ich;
1208             for(j=0;j<N/2;j++) {
1209                 v = *sptr;
1210                 input_samples[j + N/2] = v;
1211                 s->last_samples[ich][j] = v;
1212                 sptr += sinc;
1213             }
1214
1215             /* apply the MDCT window */
1216             for(j=0;j<N/2;j++) {
1217                 input_samples[j] = MUL16(input_samples[j],
1218                                          ff_ac3_window[j]) >> 15;
1219                 input_samples[N-j-1] = MUL16(input_samples[N-j-1],
1220                                              ff_ac3_window[j]) >> 15;
1221             }
1222
1223             /* Normalize the samples to use the maximum available
1224                precision */
1225             v = 14 - log2_tab(input_samples, N);
1226             if (v < 0)
1227                 v = 0;
1228             exp_samples[i][ch] = v - 9;
1229             lshift_tab(input_samples, N, v);
1230
1231             /* do the MDCT */
1232             mdct512(mdct_coef[i][ch], input_samples);
1233
1234             /* compute "exponents". We take into account the
1235                normalization there */
1236             for(j=0;j<N/2;j++) {
1237                 int e;
1238                 v = abs(mdct_coef[i][ch][j]);
1239                 if (v == 0)
1240                     e = 24;
1241                 else {
1242                     e = 23 - av_log2(v) + exp_samples[i][ch];
1243                     if (e >= 24) {
1244                         e = 24;
1245                         mdct_coef[i][ch][j] = 0;
1246                     }
1247                 }
1248                 exp[i][ch][j] = e;
1249             }
1250         }
1251
1252         compute_exp_strategy(exp_strategy, exp, ch, ch == s->lfe_channel);
1253
1254         /* compute the exponents as the decoder will see them. The
1255            EXP_REUSE case must be handled carefully : we select the
1256            min of the exponents */
1257         i = 0;
1258         while (i < NB_BLOCKS) {
1259             j = i + 1;
1260             while (j < NB_BLOCKS && exp_strategy[j][ch] == EXP_REUSE) {
1261                 exponent_min(exp[i][ch], exp[j][ch], s->nb_coefs[ch]);
1262                 j++;
1263             }
1264             frame_bits += encode_exp(encoded_exp[i][ch],
1265                                      exp[i][ch], s->nb_coefs[ch],
1266                                      exp_strategy[i][ch]);
1267             /* copy encoded exponents for reuse case */
1268             for(k=i+1;k<j;k++) {
1269                 memcpy(encoded_exp[k][ch], encoded_exp[i][ch],
1270                        s->nb_coefs[ch] * sizeof(uint8_t));
1271             }
1272             i = j;
1273         }
1274     }
1275
1276     /* adjust for fractional frame sizes */
1277     while(s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
1278         s->bits_written -= s->bit_rate;
1279         s->samples_written -= s->sample_rate;
1280     }
1281     s->frame_size = s->frame_size_min + (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
1282     s->bits_written += s->frame_size * 16;
1283     s->samples_written += AC3_FRAME_SIZE;
1284
1285     compute_bit_allocation(s, bap, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits);
1286     /* everything is known... let's output the frame */
1287     output_frame_header(s, frame);
1288
1289     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
1290         output_audio_block(s, exp_strategy[i], encoded_exp[i],
1291                            bap[i], mdct_coef[i], exp_samples[i], i);
1292     }
1293     return output_frame_end(s);
1294 }
1295
1296 static av_cold int AC3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1297 {
1298     av_freep(&avctx->coded_frame);
1299     return 0;
1300 }
1301
1302 #if 0
1303 /*************************************************************************/
1304 /* TEST */
1305
1306 #undef random
1307 #define FN (N/4)
1308
1309 void fft_test(void)
1310 {
1311     IComplex in[FN], in1[FN];
1312     int k, n, i;
1313     float sum_re, sum_im, a;
1314
1315     /* FFT test */
1316
1317     for(i=0;i<FN;i++) {
1318         in[i].re = random() % 65535 - 32767;
1319         in[i].im = random() % 65535 - 32767;
1320         in1[i] = in[i];
1321     }
1322     fft(in, 7);
1323
1324     /* do it by hand */
1325     for(k=0;k<FN;k++) {
1326         sum_re = 0;
1327         sum_im = 0;
1328         for(n=0;n<FN;n++) {
1329             a = -2 * M_PI * (n * k) / FN;
1330             sum_re += in1[n].re * cos(a) - in1[n].im * sin(a);
1331             sum_im += in1[n].re * sin(a) + in1[n].im * cos(a);
1332         }
1333         printf("%3d: %6d,%6d %6.0f,%6.0f\n",
1334                k, in[k].re, in[k].im, sum_re / FN, sum_im / FN);
1335     }
1336 }
1337
1338 void mdct_test(void)
1339 {
1340     int16_t input[N];
1341     int32_t output[N/2];
1342     float input1[N];
1343     float output1[N/2];
1344     float s, a, err, e, emax;
1345     int i, k, n;
1346
1347     for(i=0;i<N;i++) {
1348         input[i] = (random() % 65535 - 32767) * 9 / 10;
1349         input1[i] = input[i];
1350     }
1351
1352     mdct512(output, input);
1353
1354     /* do it by hand */
1355     for(k=0;k<N/2;k++) {
1356         s = 0;
1357         for(n=0;n<N;n++) {
1358             a = (2*M_PI*(2*n+1+N/2)*(2*k+1) / (4 * N));
1359             s += input1[n] * cos(a);
1360         }
1361         output1[k] = -2 * s / N;
1362     }
1363
1364     err = 0;
1365     emax = 0;
1366     for(i=0;i<N/2;i++) {
1367         printf("%3d: %7d %7.0f\n", i, output[i], output1[i]);
1368         e = output[i] - output1[i];
1369         if (e > emax)
1370             emax = e;
1371         err += e * e;
1372     }
1373     printf("err2=%f emax=%f\n", err / (N/2), emax);
1374 }
1375
1376 void test_ac3(void)
1377 {
1378     AC3EncodeContext ctx;
1379     unsigned char frame[AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE];
1380     short samples[AC3_FRAME_SIZE];
1381     int ret, i;
1382
1383     AC3_encode_init(&ctx, 44100, 64000, 1);
1384
1385     fft_test();
1386     mdct_test();
1387
1388     for(i=0;i<AC3_FRAME_SIZE;i++)
1389         samples[i] = (int)(sin(2*M_PI*i*1000.0/44100) * 10000);
1390     ret = AC3_encode_frame(&ctx, frame, samples);
1391     printf("ret=%d\n", ret);
1392 }
1393 #endif
1394
1395 AVCodec ac3_encoder = {
1396     "ac3",
1397     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1398     CODEC_ID_AC3,
1399     sizeof(AC3EncodeContext),
1400     AC3_encode_init,
1401     AC3_encode_frame,
1402     AC3_encode_close,
1403     NULL,
1404     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
1405     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("ATSC A/52A (AC-3)"),
1406     .channel_layouts = (const int64_t[]){
1407         AV_CH_LAYOUT_MONO,
1408         AV_CH_LAYOUT_STEREO,
1409         AV_CH_LAYOUT_2_1,
1410         AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
1411         AV_CH_LAYOUT_2_2,
1412         AV_CH_LAYOUT_QUAD,
1413         AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
1414         AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
1415         AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
1416        (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1417        (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1418        (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1419        (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1420        (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1421        (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1422        (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
1423         AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
1424         AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
1425         0 },
1426 };