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 //#define ASSERT_LEVEL 2
  30
  31 #include <stdint.h>
  32
  33 #include "libavutil/avassert.h"
  34 #include "libavutil/avstring.h"
  35 #include "libavutil/channel_layout.h"
  36 #include "libavutil/crc.h"
  37 #include "libavutil/opt.h"
  38 #include "avcodec.h"
  39 #include "put_bits.h"
  40 #include "dsputil.h"
  41 #include "ac3dsp.h"
  42 #include "ac3.h"
  43 #include "fft.h"
  44 #include "ac3enc.h"
  45 #include "eac3enc.h"
  46
  47 typedef struct AC3Mant {
  48     int16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
  49     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
  50 } AC3Mant;
  51
  52 #define CMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
  53 static const float cmixlev_options[CMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  54     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB
  55 };
  56
  57 #define SURMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
  58 static const float surmixlev_options[SURMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  59     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
  60 };
  61
  62 #define EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS 8
  63 static const float extmixlev_options[EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  64     LEVEL_PLUS_3DB,  LEVEL_PLUS_1POINT5DB,  LEVEL_ONE,       LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
  65     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
  66 };
  67
  68
  69 /**
  70  * LUT for number of exponent groups.
  71  * exponent_group_tab[coupling][exponent strategy-1][number of coefficients]
  72  */
  73 static uint8_t exponent_group_tab[2][3][256];
  74
  75
  76 /**
  77  * List of supported channel layouts.
  78  */
  79 const uint64_t ff_ac3_channel_layouts[19] = {
  80      AV_CH_LAYOUT_MONO,
  81      AV_CH_LAYOUT_STEREO,
  82      AV_CH_LAYOUT_2_1,
  83      AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
  84      AV_CH_LAYOUT_2_2,
  85      AV_CH_LAYOUT_QUAD,
  86      AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
  87      AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
  88      AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
  89     (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  90     (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  91     (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  92     (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  93     (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  94     (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  95     (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  96      AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
  97      AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
  98      0
  99 };
 100
 101
 102 /**
 103  * LUT to select the bandwidth code based on the bit rate, sample rate, and
 104  * number of full-bandwidth channels.
 105  * bandwidth_tab[fbw_channels-1][sample rate code][bit rate code]
 106  */
 107 static const uint8_t ac3_bandwidth_tab[5][3][19] = {
 108 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
 109
 110     { {  0,  0,  0, 12, 16, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 111       {  0,  0,  0, 16, 20, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 112       {  0,  0,  0, 32, 40, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 113
 114     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 115       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 24, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 116       {  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 44, 52, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 117
 118     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 24, 32, 40, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 119       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 20, 28, 36, 44, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 120       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 40, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 121
 122     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 123       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 124       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 32, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 125
 126     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  8, 20, 32, 40, 48, 48, 48, 48 },
 127       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 36, 44, 56, 56, 56, 56 },
 128       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 28, 44, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } }
 129 };
 130
 131
 132 /**
 133  * LUT to select the coupling start band based on the bit rate, sample rate, and
 134  * number of full-bandwidth channels. -1 = coupling off
 135  * ac3_coupling_start_tab[channel_mode-2][sample rate code][bit rate code]
 136  *
 137  * TODO: more testing for optimal parameters.
 138  *       multi-channel tests at 44.1kHz and 32kHz.
 139  */
 140 static const int8_t ac3_coupling_start_tab[6][3][19] = {
 141 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
 142
 143     // 2/0
 144     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  1,  7,  8, 11, 12, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
 145       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  3,  5,  7, 10, 12, 13, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
 146       {  0,  0,  0,  0,  1,  2,  2,  9, 13, 15, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 147
 148     // 3/0
 149     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 150       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 151       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 152
 153     // 2/1 - untested
 154     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 155       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 156       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 157
 158     // 3/1
 159     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 160       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 161       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 162
 163     // 2/2 - untested
 164     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 165       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 166       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 167
 168     // 3/2
 169     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
 170       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
 171       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 172 };
 173
 174
 175 /**
 176  * Adjust the frame size to make the average bit rate match the target bit rate.
 177  * This is only needed for 11025, 22050, and 44100 sample rates or any E-AC-3.
 178  *
 179  * @param s  AC-3 encoder private context
 180  */
 181 void ff_ac3_adjust_frame_size(AC3EncodeContext *s)
 182 {
 183     while (s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
 184         s->bits_written    -= s->bit_rate;
 185         s->samples_written -= s->sample_rate;
 186     }
 187     s->frame_size = s->frame_size_min +
 188                     2 * (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
 189     s->bits_written    += s->frame_size * 8;
 190     s->samples_written += AC3_BLOCK_SIZE * s->num_blocks;
 191 }
 192
 193
 194 /**
 195  * Set the initial coupling strategy parameters prior to coupling analysis.
 196  *
 197  * @param s  AC-3 encoder private context
 198  */
 199 void ff_ac3_compute_coupling_strategy(AC3EncodeContext *s)
 200 {
 201     int blk, ch;
 202     int got_cpl_snr;
 203     int num_cpl_blocks;
 204
 205     /* set coupling use flags for each block/channel */
 206     /* TODO: turn coupling on/off and adjust start band based on bit usage */
 207     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 208         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 209         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 210             block->channel_in_cpl[ch] = s->cpl_on;
 211     }
 212
 213     /* enable coupling for each block if at least 2 channels have coupling
 214        enabled for that block */
 215     got_cpl_snr = 0;
 216     num_cpl_blocks = 0;
 217     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 218         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 219         block->num_cpl_channels = 0;
 220         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 221             block->num_cpl_channels += block->channel_in_cpl[ch];
 222         block->cpl_in_use = block->num_cpl_channels > 1;
 223         num_cpl_blocks += block->cpl_in_use;
 224         if (!block->cpl_in_use) {
 225             block->num_cpl_channels = 0;
 226             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 227                 block->channel_in_cpl[ch] = 0;
 228         }
 229
 230         block->new_cpl_strategy = !blk;
 231         if (blk) {
 232             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 233                 if (block->channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
 234                     block->new_cpl_strategy = 1;
 235                     break;
 236                 }
 237             }
 238         }
 239         block->new_cpl_leak = block->new_cpl_strategy;
 240
 241         if (!blk || (block->cpl_in_use && !got_cpl_snr)) {
 242             block->new_snr_offsets = 1;
 243             if (block->cpl_in_use)
 244                 got_cpl_snr = 1;
 245         } else {
 246             block->new_snr_offsets = 0;
 247         }
 248     }
 249     if (!num_cpl_blocks)
 250         s->cpl_on = 0;
 251
 252     /* set bandwidth for each channel */
 253     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 254         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 255         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 256             if (block->channel_in_cpl[ch])
 257                 block->end_freq[ch] = s->start_freq[CPL_CH];
 258             else
 259                 block->end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
 260         }
 261     }
 262 }
 263
 264
 265 /**
 266  * Apply stereo rematrixing to coefficients based on rematrixing flags.
 267  *
 268  * @param s  AC-3 encoder private context
 269  */
 270 void ff_ac3_apply_rematrixing(AC3EncodeContext *s)
 271 {
 272     int nb_coefs;
 273     int blk, bnd, i;
 274     int start, end;
 275     uint8_t *flags = NULL;
 276
 277     if (!s->rematrixing_enabled)
 278         return;
 279
 280     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 281         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 282         if (block->new_rematrixing_strategy)
 283             flags = block->rematrixing_flags;
 284         nb_coefs = FFMIN(block->end_freq[1], block->end_freq[2]);
 285         for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++) {
 286             if (flags[bnd]) {
 287                 start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
 288                 end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
 289                 for (i = start; i < end; i++) {
 290                     int32_t lt = block->fixed_coef[1][i];
 291                     int32_t rt = block->fixed_coef[2][i];
 292                     block->fixed_coef[1][i] = (lt + rt) >> 1;
 293                     block->fixed_coef[2][i] = (lt - rt) >> 1;
 294                 }
 295             }
 296         }
 297     }
 298 }
 299
 300
 301 /*
 302  * Initialize exponent tables.
 303  */
 304 static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
 305 {
 306     int expstr, i, grpsize;
 307
 308     for (expstr = EXP_D15-1; expstr <= EXP_D45-1; expstr++) {
 309         grpsize = 3 << expstr;
 310         for (i = 12; i < 256; i++) {
 311             exponent_group_tab[0][expstr][i] = (i + grpsize - 4) / grpsize;
 312             exponent_group_tab[1][expstr][i] = (i              ) / grpsize;
 313         }
 314     }
 315     /* LFE */
 316     exponent_group_tab[0][0][7] = 2;
 317
 318     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
 319         ff_eac3_exponent_init();
 320 }
 321
 322
 323 /*
 324  * Extract exponents from the MDCT coefficients.
 325  */
 326 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
 327 {
 328     int ch        = !s->cpl_on;
 329     int chan_size = AC3_MAX_COEFS * s->num_blocks * (s->channels - ch + 1);
 330     AC3Block *block = &s->blocks[0];
 331
 332     s->ac3dsp.extract_exponents(block->exp[ch], block->fixed_coef[ch], chan_size);
 333 }
 334
 335
 336 /**
 337  * Exponent Difference Threshold.
 338  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
 339  */
 340 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 500
 341
 342 /**
 343  * Table used to select exponent strategy based on exponent reuse block interval.
 344  */
 345 static const uint8_t exp_strategy_reuse_tab[4][6] = {
 346     { EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 347     { EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 348     { EXP_D25, EXP_D25, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 349     { EXP_D45, EXP_D25, EXP_D25, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 }
 350 };
 351
 352 /*
 353  * Calculate exponent strategies for all channels.
 354  * Array arrangement is reversed to simplify the per-channel calculation.
 355  */
 356 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
 357 {
 358     int ch, blk, blk1;
 359
 360     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 361         uint8_t *exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
 362         uint8_t *exp          = s->blocks[0].exp[ch];
 363         int exp_diff;
 364
 365         /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
 366            reused in the next frame */
 367         exp_strategy[0] = EXP_NEW;
 368         exp += AC3_MAX_COEFS;
 369         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++, exp += AC3_MAX_COEFS) {
 370             if (ch == CPL_CH) {
 371                 if (!s->blocks[blk-1].cpl_in_use) {
 372                     exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 373                     continue;
 374                 } else if (!s->blocks[blk].cpl_in_use) {
 375                     exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 376                     continue;
 377                 }
 378             } else if (s->blocks[blk].channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
 379                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 380                 continue;
 381             }
 382             exp_diff = s->dsp.sad[0](NULL, exp, exp - AC3_MAX_COEFS, 16, 16);
 383             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 384             if (ch == CPL_CH && exp_diff > (EXP_DIFF_THRESHOLD * (s->blocks[blk].end_freq[ch] - s->start_freq[ch]) / AC3_MAX_COEFS))
 385                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 386             else if (ch > CPL_CH && exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
 387                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 388         }
 389
 390         /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
 391            recoded, we use a coarse encoding */
 392         blk = 0;
 393         while (blk < s->num_blocks) {
 394             blk1 = blk + 1;
 395             while (blk1 < s->num_blocks && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
 396                 blk1++;
 397             exp_strategy[blk] = exp_strategy_reuse_tab[s->num_blks_code][blk1-blk-1];
 398             blk = blk1;
 399         }
 400     }
 401     if (s->lfe_on) {
 402         ch = s->lfe_channel;
 403         s->exp_strategy[ch][0] = EXP_D15;
 404         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++)
 405             s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
 406     }
 407
 408     /* for E-AC-3, determine frame exponent strategy */
 409     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
 410         ff_eac3_get_frame_exp_strategy(s);
 411 }
 412
 413
 414 /**
 415  * Update the exponents so that they are the ones the decoder will decode.
 416  *
 417  * @param[in,out] exp   array of exponents for 1 block in 1 channel
 418  * @param nb_exps       number of exponents in active bandwidth
 419  * @param exp_strategy  exponent strategy for the block
 420  * @param cpl           indicates if the block is in the coupling channel
 421  */
 422 static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp, int nb_exps, int exp_strategy,
 423                                     int cpl)
 424 {
 425     int nb_groups, i, k;
 426
 427     nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_exps] * 3;
 428
 429     /* for each group, compute the minimum exponent */
 430     switch(exp_strategy) {
 431     case EXP_D25:
 432         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
 433             uint8_t exp_min = exp[k];
 434             if (exp[k+1] < exp_min)
 435                 exp_min = exp[k+1];
 436             exp[i-cpl] = exp_min;
 437             k += 2;
 438         }
 439         break;
 440     case EXP_D45:
 441         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
 442             uint8_t exp_min = exp[k];
 443             if (exp[k+1] < exp_min)
 444                 exp_min = exp[k+1];
 445             if (exp[k+2] < exp_min)
 446                 exp_min = exp[k+2];
 447             if (exp[k+3] < exp_min)
 448                 exp_min = exp[k+3];
 449             exp[i-cpl] = exp_min;
 450             k += 4;
 451         }
 452         break;
 453     }
 454
 455     /* constraint for DC exponent */
 456     if (!cpl && exp[0] > 15)
 457         exp[0] = 15;
 458
 459     /* decrease the delta between each groups to within 2 so that they can be
 460        differentially encoded */
 461     for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
 462         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i-1] + 2);
 463     i--;
 464     while (--i >= 0)
 465         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i+1] + 2);
 466
 467     if (cpl)
 468         exp[-1] = exp[0] & ~1;
 469
 470     /* now we have the exponent values the decoder will see */
 471     switch (exp_strategy) {
 472     case EXP_D25:
 473         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 2)-cpl; i > 0; i--) {
 474             uint8_t exp1 = exp[i-cpl];
 475             exp[k--] = exp1;
 476             exp[k--] = exp1;
 477         }
 478         break;
 479     case EXP_D45:
 480         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 4)-cpl; i > 0; i--) {
 481             exp[k] = exp[k-1] = exp[k-2] = exp[k-3] = exp[i-cpl];
 482             k -= 4;
 483         }
 484         break;
 485     }
 486 }
 487
 488
 489 /*
 490  * Encode exponents from original extracted form to what the decoder will see.
 491  * This copies and groups exponents based on exponent strategy and reduces
 492  * deltas between adjacent exponent groups so that they can be differentially
 493  * encoded.
 494  */
 495 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
 496 {
 497     int blk, blk1, ch, cpl;
 498     uint8_t *exp, *exp_strategy;
 499     int nb_coefs, num_reuse_blocks;
 500
 501     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++) {
 502         exp          = s->blocks[0].exp[ch] + s->start_freq[ch];
 503         exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
 504
 505         cpl = (ch == CPL_CH);
 506         blk = 0;
 507         while (blk < s->num_blocks) {
 508             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 509             if (cpl && !block->cpl_in_use) {
 510                 exp += AC3_MAX_COEFS;
 511                 blk++;
 512                 continue;
 513             }
 514             nb_coefs = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
 515             blk1 = blk + 1;
 516
 517             /* count the number of EXP_REUSE blocks after the current block
 518                and set exponent reference block numbers */
 519             s->exp_ref_block[ch][blk] = blk;
 520             while (blk1 < s->num_blocks && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE) {
 521                 s->exp_ref_block[ch][blk1] = blk;
 522                 blk1++;
 523             }
 524             num_reuse_blocks = blk1 - blk - 1;
 525
 526             /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
 527             s->ac3dsp.ac3_exponent_min(exp-s->start_freq[ch], num_reuse_blocks,
 528                                        AC3_MAX_COEFS);
 529
 530             encode_exponents_blk_ch(exp, nb_coefs, exp_strategy[blk], cpl);
 531
 532             exp += AC3_MAX_COEFS * (num_reuse_blocks + 1);
 533             blk = blk1;
 534         }
 535     }
 536
 537     /* reference block numbers have been changed, so reset ref_bap_set */
 538     s->ref_bap_set = 0;
 539 }
 540
 541
 542 /*
 543  * Count exponent bits based on bandwidth, coupling, and exponent strategies.
 544  */
 545 static int count_exponent_bits(AC3EncodeContext *s)
 546 {
 547     int blk, ch;
 548     int nb_groups, bit_count;
 549
 550     bit_count = 0;
 551     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 552         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 553         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 554             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
 555             int cpl          = (ch == CPL_CH);
 556             int nb_coefs     = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
 557
 558             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
 559                 continue;
 560
 561             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_coefs];
 562             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
 563         }
 564     }
 565
 566     return bit_count;
 567 }
 568
 569
 570 /**
 571  * Group exponents.
 572  * 3 delta-encoded exponents are in each 7-bit group. The number of groups
 573  * varies depending on exponent strategy and bandwidth.
 574  *
 575  * @param s  AC-3 encoder private context
 576  */
 577 void ff_ac3_group_exponents(AC3EncodeContext *s)
 578 {
 579     int blk, ch, i, cpl;
 580     int group_size, nb_groups;
 581     uint8_t *p;
 582     int delta0, delta1, delta2;
 583     int exp0, exp1;
 584
 585     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 586         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 587         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 588             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
 589             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
 590                 continue;
 591             cpl = (ch == CPL_CH);
 592             group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
 593             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
 594             p = block->exp[ch] + s->start_freq[ch] - cpl;
 595
 596             /* DC exponent */
 597             exp1 = *p++;
 598             block->grouped_exp[ch][0] = exp1;
 599
 600             /* remaining exponents are delta encoded */
 601             for (i = 1; i <= nb_groups; i++) {
 602                 /* merge three delta in one code */
 603                 exp0   = exp1;
 604                 exp1   = p[0];
 605                 p     += group_size;
 606                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
 607                 av_assert2(delta0 >= 0 && delta0 <= 4);
 608
 609                 exp0   = exp1;
 610                 exp1   = p[0];
 611                 p     += group_size;
 612                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
 613                 av_assert2(delta1 >= 0 && delta1 <= 4);
 614
 615                 exp0   = exp1;
 616                 exp1   = p[0];
 617                 p     += group_size;
 618                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
 619                 av_assert2(delta2 >= 0 && delta2 <= 4);
 620
 621                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
 622             }
 623         }
 624     }
 625 }
 626
 627
 628 /**
 629  * Calculate final exponents from the supplied MDCT coefficients and exponent shift.
 630  * Extract exponents from MDCT coefficients, calculate exponent strategies,
 631  * and encode final exponents.
 632  *
 633  * @param s  AC-3 encoder private context
 634  */
 635 void ff_ac3_process_exponents(AC3EncodeContext *s)
 636 {
 637     extract_exponents(s);
 638
 639     compute_exp_strategy(s);
 640
 641     encode_exponents(s);
 642
 643     emms_c();
 644 }
 645
 646
 647 /*
 648  * Count frame bits that are based solely on fixed parameters.
 649  * This only has to be run once when the encoder is initialized.
 650  */
 651 static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
 652 {
 653     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
 654     int blk;
 655     int frame_bits;
 656
 657     /* assumptions:
 658      *   no dynamic range codes
 659      *   bit allocation parameters do not change between blocks
 660      *   no delta bit allocation
 661      *   no skipped data
 662      *   no auxiliary data
 663      *   no E-AC-3 metadata
 664      */
 665
 666     /* header */
 667     frame_bits = 16; /* sync info */
 668     if (s->eac3) {
 669         /* bitstream info header */
 670         frame_bits += 35;
 671         frame_bits += 1 + 1;
 672         if (s->num_blocks != 0x6)
 673             frame_bits++;
 674         frame_bits++;
 675         /* audio frame header */
 676         if (s->num_blocks == 6)
 677             frame_bits += 2;
 678         frame_bits += 10;
 679         /* exponent strategy */
 680         if (s->use_frame_exp_strategy)
 681             frame_bits += 5 * s->fbw_channels;
 682         else
 683             frame_bits += s->num_blocks * 2 * s->fbw_channels;
 684         if (s->lfe_on)
 685             frame_bits += s->num_blocks;
 686         /* converter exponent strategy */
 687         if (s->num_blks_code != 0x3)
 688             frame_bits++;
 689         else
 690             frame_bits += s->fbw_channels * 5;
 691         /* snr offsets */
 692         frame_bits += 10;
 693         /* block start info */
 694         if (s->num_blocks != 1)
 695             frame_bits++;
 696     } else {
 697         frame_bits += 49;
 698         frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
 699     }
 700
 701     /* audio blocks */
 702     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 703         if (!s->eac3) {
 704             /* block switch flags */
 705             frame_bits += s->fbw_channels;
 706
 707             /* dither flags */
 708             frame_bits += s->fbw_channels;
 709         }
 710
 711         /* dynamic range */
 712         frame_bits++;
 713
 714         /* spectral extension */
 715         if (s->eac3)
 716             frame_bits++;
 717
 718         if (!s->eac3) {
 719             /* exponent strategy */
 720             frame_bits += 2 * s->fbw_channels;
 721             if (s->lfe_on)
 722                 frame_bits++;
 723
 724             /* bit allocation params */
 725             frame_bits++;
 726             if (!blk)
 727                 frame_bits += 2 + 2 + 2 + 2 + 3;
 728         }
 729
 730         /* converter snr offset */
 731         if (s->eac3)
 732             frame_bits++;
 733
 734         if (!s->eac3) {
 735             /* delta bit allocation */
 736             frame_bits++;
 737
 738             /* skipped data */
 739             frame_bits++;
 740         }
 741     }
 742
 743     /* auxiliary data */
 744     frame_bits++;
 745
 746     /* CRC */
 747     frame_bits += 1 + 16;
 748
 749     s->frame_bits_fixed = frame_bits;
 750 }
 751
 752
 753 /*
 754  * Initialize bit allocation.
 755  * Set default parameter codes and calculate parameter values.
 756  */
 757 static void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
 758 {
 759     int ch;
 760
 761     /* init default parameters */
 762     s->slow_decay_code = 2;
 763     s->fast_decay_code = 1;
 764     s->slow_gain_code  = 1;
 765     s->db_per_bit_code = s->eac3 ? 2 : 3;
 766     s->floor_code      = 7;
 767     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++)
 768         s->fast_gain_code[ch] = 4;
 769
 770     /* initial snr offset */
 771     s->coarse_snr_offset = 40;
 772
 773     /* compute real values */
 774     /* currently none of these values change during encoding, so we can just
 775        set them once at initialization */
 776     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 777     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 778     s->bit_alloc.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
 779     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
 780     s->bit_alloc.floor      = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
 781     s->bit_alloc.cpl_fast_leak = 0;
 782     s->bit_alloc.cpl_slow_leak = 0;
 783
 784     count_frame_bits_fixed(s);
 785 }
 786
 787
 788 /*
 789  * Count the bits used to encode the frame, minus exponents and mantissas.
 790  * Bits based on fixed parameters have already been counted, so now we just
 791  * have to add the bits based on parameters that change during encoding.
 792  */
 793 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
 794 {
 795     AC3EncOptions *opt = &s->options;
 796     int blk, ch;
 797     int frame_bits = 0;
 798
 799     /* header */
 800     if (s->eac3) {
 801         if (opt->eac3_mixing_metadata) {
 802             if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_STEREO)
 803                 frame_bits += 2;
 804             if (s->has_center)
 805                 frame_bits += 6;
 806             if (s->has_surround)
 807                 frame_bits += 6;
 808             frame_bits += s->lfe_on;
 809             frame_bits += 1 + 1 + 2;
 810             if (s->channel_mode < AC3_CHMODE_STEREO)
 811                 frame_bits++;
 812             frame_bits++;
 813         }
 814         if (opt->eac3_info_metadata) {
 815             frame_bits += 3 + 1 + 1;
 816             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 817                 frame_bits += 2 + 2;
 818             if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R)
 819                 frame_bits += 2;
 820             frame_bits++;
 821             if (opt->audio_production_info)
 822                 frame_bits += 5 + 2 + 1;
 823             frame_bits++;
 824         }
 825         /* coupling */
 826         if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
 827             frame_bits++;
 828             for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++) {
 829                 AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 830                 frame_bits++;
 831                 if (block->new_cpl_strategy)
 832                     frame_bits++;
 833             }
 834         }
 835         /* coupling exponent strategy */
 836         if (s->cpl_on) {
 837             if (s->use_frame_exp_strategy) {
 838                 frame_bits += 5 * s->cpl_on;
 839             } else {
 840                 for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
 841                     frame_bits += 2 * s->blocks[blk].cpl_in_use;
 842             }
 843         }
 844     } else {
 845         if (opt->audio_production_info)
 846             frame_bits += 7;
 847         if (s->bitstream_id == 6) {
 848             if (opt->extended_bsi_1)
 849                 frame_bits += 14;
 850             if (opt->extended_bsi_2)
 851                 frame_bits += 14;
 852         }
 853     }
 854
 855     /* audio blocks */
 856     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 857         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 858
 859         /* coupling strategy */
 860         if (!s->eac3)
 861             frame_bits++;
 862         if (block->new_cpl_strategy) {
 863             if (!s->eac3)
 864                 frame_bits++;
 865             if (block->cpl_in_use) {
 866                 if (s->eac3)
 867                     frame_bits++;
 868                 if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO)
 869                     frame_bits += s->fbw_channels;
 870                 if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 871                     frame_bits++;
 872                 frame_bits += 4 + 4;
 873                 if (s->eac3)
 874                     frame_bits++;
 875                 else
 876                     frame_bits += s->num_cpl_subbands - 1;
 877             }
 878         }
 879
 880         /* coupling coordinates */
 881         if (block->cpl_in_use) {
 882             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 883                 if (block->channel_in_cpl[ch]) {
 884                     if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords[ch] != 2)
 885                         frame_bits++;
 886                     if (block->new_cpl_coords[ch]) {
 887                         frame_bits += 2;
 888                         frame_bits += (4 + 4) * s->num_cpl_bands;
 889                     }
 890                 }
 891             }
 892         }
 893
 894         /* stereo rematrixing */
 895         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
 896             if (!s->eac3 || blk > 0)
 897                 frame_bits++;
 898             if (s->blocks[blk].new_rematrixing_strategy)
 899                 frame_bits += block->num_rematrixing_bands;
 900         }
 901
 902         /* bandwidth codes & gain range */
 903         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 904             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
 905                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
 906                     frame_bits += 6;
 907                 frame_bits += 2;
 908             }
 909         }
 910
 911         /* coupling exponent strategy */
 912         if (!s->eac3 && block->cpl_in_use)
 913             frame_bits += 2;
 914
 915         /* snr offsets and fast gain codes */
 916         if (!s->eac3) {
 917             frame_bits++;
 918             if (block->new_snr_offsets)
 919                 frame_bits += 6 + (s->channels + block->cpl_in_use) * (4 + 3);
 920         }
 921
 922         /* coupling leak info */
 923         if (block->cpl_in_use) {
 924             if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
 925                 frame_bits++;
 926             if (block->new_cpl_leak)
 927                 frame_bits += 3 + 3;
 928         }
 929     }
 930
 931     s->frame_bits = s->frame_bits_fixed + frame_bits;
 932 }
 933
 934
 935 /*
 936  * Calculate masking curve based on the final exponents.
 937  * Also calculate the power spectral densities to use in future calculations.
 938  */
 939 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
 940 {
 941     int blk, ch;
 942
 943     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 944         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 945         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 946             /* We only need psd and mask for calculating bap.
 947                Since we currently do not calculate bap when exponent
 948                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
 949             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
 950                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], s->start_freq[ch],
 951                                           block->end_freq[ch], block->psd[ch],
 952                                           block->band_psd[ch]);
 953                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, block->band_psd[ch],
 954                                            s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
 955                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
 956                                            ch == s->lfe_channel,
 957                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
 958                                            block->mask[ch]);
 959             }
 960         }
 961     }
 962 }
 963
 964
 965 /*
 966  * Ensure that bap for each block and channel point to the current bap_buffer.
 967  * They may have been switched during the bit allocation search.
 968  */
 969 static void reset_block_bap(AC3EncodeContext *s)
 970 {
 971     int blk, ch;
 972     uint8_t *ref_bap;
 973
 974     if (s->ref_bap[0][0] == s->bap_buffer && s->ref_bap_set)
 975         return;
 976
 977     ref_bap = s->bap_buffer;
 978     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++) {
 979         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
 980             s->ref_bap[ch][blk] = ref_bap + AC3_MAX_COEFS * s->exp_ref_block[ch][blk];
 981         ref_bap += AC3_MAX_COEFS * s->num_blocks;
 982     }
 983     s->ref_bap_set = 1;
 984 }
 985
 986
 987 /**
 988  * Initialize mantissa counts.
 989  * These are set so that they are padded to the next whole group size when bits
 990  * are counted in compute_mantissa_size.
 991  *
 992  * @param[in,out] mant_cnt  running counts for each bap value for each block
 993  */
 994 static void count_mantissa_bits_init(uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16])
 995 {
 996     int blk;
 997
 998     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
 999         memset(mant_cnt[blk], 0, sizeof(mant_cnt[blk]));
1000         mant_cnt[blk][1] = mant_cnt[blk][2] = 2;
1001         mant_cnt[blk][4] = 1;
1002     }
1003 }
1004
1005
1006 /**
1007  * Update mantissa bit counts for all blocks in 1 channel in a given bandwidth
1008  * range.
1009  *
1010  * @param s                 AC-3 encoder private context
1011  * @param ch                channel index
1012  * @param[in,out] mant_cnt  running counts for each bap value for each block
1013  * @param start             starting coefficient bin
1014  * @param end               ending coefficient bin
1015  */
1016 static void count_mantissa_bits_update_ch(AC3EncodeContext *s, int ch,
1017                                           uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16],
1018                                           int start, int end)
1019 {
1020     int blk;
1021
1022     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1023         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1024         if (ch == CPL_CH && !block->cpl_in_use)
1025             continue;
1026         s->ac3dsp.update_bap_counts(mant_cnt[blk],
1027                                     s->ref_bap[ch][blk] + start,
1028                                     FFMIN(end, block->end_freq[ch]) - start);
1029     }
1030 }
1031
1032
1033 /*
1034  * Count the number of mantissa bits in the frame based on the bap values.
1035  */
1036 static int count_mantissa_bits(AC3EncodeContext *s)
1037 {
1038     int ch, max_end_freq;
1039     LOCAL_ALIGNED_16(uint16_t, mant_cnt, [AC3_MAX_BLOCKS], [16]);
1040
1041     count_mantissa_bits_init(mant_cnt);
1042
1043     max_end_freq = s->bandwidth_code * 3 + 73;
1044     for (ch = !s->cpl_enabled; ch <= s->channels; ch++)
1045         count_mantissa_bits_update_ch(s, ch, mant_cnt, s->start_freq[ch],
1046                                       max_end_freq);
1047
1048     return s->ac3dsp.compute_mantissa_size(mant_cnt);
1049 }
1050
1051
1052 /**
1053  * Run the bit allocation with a given SNR offset.
1054  * This calculates the bit allocation pointers that will be used to determine
1055  * the quantization of each mantissa.
1056  *
1057  * @param s           AC-3 encoder private context
1058  * @param snr_offset  SNR offset, 0 to 1023
1059  * @return the number of bits needed for mantissas if the given SNR offset is
1060  *         is used.
1061  */
1062 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
1063 {
1064     int blk, ch;
1065
1066     snr_offset = (snr_offset - 240) << 2;
1067
1068     reset_block_bap(s);
1069     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1070         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1071
1072         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1073             /* Currently the only bit allocation parameters which vary across
1074                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
1075                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
1076                whenever we reuse exponents. */
1077             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1078                 s->ac3dsp.bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch],
1079                                              s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
1080                                              snr_offset, s->bit_alloc.floor,
1081                                              ff_ac3_bap_tab, s->ref_bap[ch][blk]);
1082             }
1083         }
1084     }
1085     return count_mantissa_bits(s);
1086 }
1087
1088
1089 /*
1090  * Constant bitrate bit allocation search.
1091  * Find the largest SNR offset that will allow data to fit in the frame.
1092  */
1093 static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1094 {
1095     int ch;
1096     int bits_left;
1097     int snr_offset, snr_incr;
1098
1099     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
1100     if (bits_left < 0)
1101         return AVERROR(EINVAL);
1102
1103     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
1104
1105     /* if previous frame SNR offset was 1023, check if current frame can also
1106        use SNR offset of 1023. if so, skip the search. */
1107     if ((snr_offset | s->fine_snr_offset[1]) == 1023) {
1108         if (bit_alloc(s, 1023) <= bits_left)
1109             return 0;
1110     }
1111
1112     while (snr_offset >= 0 &&
1113            bit_alloc(s, snr_offset) > bits_left) {
1114         snr_offset -= 64;
1115     }
1116     if (snr_offset < 0)
1117         return AVERROR(EINVAL);
1118
1119     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1120     for (snr_incr = 64; snr_incr > 0; snr_incr >>= 2) {
1121         while (snr_offset + snr_incr <= 1023 &&
1122                bit_alloc(s, snr_offset + snr_incr) <= bits_left) {
1123             snr_offset += snr_incr;
1124             FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1125         }
1126     }
1127     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1128     reset_block_bap(s);
1129
1130     s->coarse_snr_offset = snr_offset >> 4;
1131     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++)
1132         s->fine_snr_offset[ch] = snr_offset & 0xF;
1133
1134     return 0;
1135 }
1136
1137
1138 /*
1139  * Perform bit allocation search.
1140  * Finds the SNR offset value that maximizes quality and fits in the specified
1141  * frame size.  Output is the SNR offset and a set of bit allocation pointers
1142  * used to quantize the mantissas.
1143  */
1144 int ff_ac3_compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1145 {
1146     count_frame_bits(s);
1147
1148     s->exponent_bits = count_exponent_bits(s);
1149
1150     bit_alloc_masking(s);
1151
1152     return cbr_bit_allocation(s);
1153 }
1154
1155
1156 /**
1157  * Symmetric quantization on 'levels' levels.
1158  *
1159  * @param c       unquantized coefficient
1160  * @param e       exponent
1161  * @param levels  number of quantization levels
1162  * @return        quantized coefficient
1163  */
1164 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
1165 {
1166     int v = (((levels * c) >> (24 - e)) + levels) >> 1;
1167     av_assert2(v >= 0 && v < levels);
1168     return v;
1169 }
1170
1171
1172 /**
1173  * Asymmetric quantization on 2^qbits levels.
1174  *
1175  * @param c      unquantized coefficient
1176  * @param e      exponent
1177  * @param qbits  number of quantization bits
1178  * @return       quantized coefficient
1179  */
1180 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
1181 {
1182     int m;
1183
1184     c = (((c << e) >> (24 - qbits)) + 1) >> 1;
1185     m = (1 << (qbits-1));
1186     if (c >= m)
1187         c = m - 1;
1188     av_assert2(c >= -m);
1189     return c;
1190 }
1191
1192
1193 /**
1194  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
1195  *
1196  * @param s           Mantissa count context
1197  * @param fixed_coef  unquantized fixed-point coefficients
1198  * @param exp         exponents
1199  * @param bap         bit allocation pointer indices
1200  * @param[out] qmant  quantized coefficients
1201  * @param start_freq  starting coefficient bin
1202  * @param end_freq    ending coefficient bin
1203  */
1204 static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3Mant *s, int32_t *fixed_coef,
1205                                       uint8_t *exp, uint8_t *bap,
1206                                       int16_t *qmant, int start_freq,
1207                                       int end_freq)
1208 {
1209     int i;
1210
1211     for (i = start_freq; i < end_freq; i++) {
1212         int c = fixed_coef[i];
1213         int e = exp[i];
1214         int v = bap[i];
1215         if (v)
1216         switch (v) {
1217         case 1:
1218             v = sym_quant(c, e, 3);
1219             switch (s->mant1_cnt) {
1220             case 0:
1221                 s->qmant1_ptr = &qmant[i];
1222                 v = 9 * v;
1223                 s->mant1_cnt = 1;
1224                 break;
1225             case 1:
1226                 *s->qmant1_ptr += 3 * v;
1227                 s->mant1_cnt = 2;
1228                 v = 128;
1229                 break;
1230             default:
1231                 *s->qmant1_ptr += v;
1232                 s->mant1_cnt = 0;
1233                 v = 128;
1234                 break;
1235             }
1236             break;
1237         case 2:
1238             v = sym_quant(c, e, 5);
1239             switch (s->mant2_cnt) {
1240             case 0:
1241                 s->qmant2_ptr = &qmant[i];
1242                 v = 25 * v;
1243                 s->mant2_cnt = 1;
1244                 break;
1245             case 1:
1246                 *s->qmant2_ptr += 5 * v;
1247                 s->mant2_cnt = 2;
1248                 v = 128;
1249                 break;
1250             default:
1251                 *s->qmant2_ptr += v;
1252                 s->mant2_cnt = 0;
1253                 v = 128;
1254                 break;
1255             }
1256             break;
1257         case 3:
1258             v = sym_quant(c, e, 7);
1259             break;
1260         case 4:
1261             v = sym_quant(c, e, 11);
1262             switch (s->mant4_cnt) {
1263             case 0:
1264                 s->qmant4_ptr = &qmant[i];
1265                 v = 11 * v;
1266                 s->mant4_cnt = 1;
1267                 break;
1268             default:
1269                 *s->qmant4_ptr += v;
1270                 s->mant4_cnt = 0;
1271                 v = 128;
1272                 break;
1273             }
1274             break;
1275         case 5:
1276             v = sym_quant(c, e, 15);
1277             break;
1278         case 14:
1279             v = asym_quant(c, e, 14);
1280             break;
1281         case 15:
1282             v = asym_quant(c, e, 16);
1283             break;
1284         default:
1285             v = asym_quant(c, e, v - 1);
1286             break;
1287         }
1288         qmant[i] = v;
1289     }
1290 }
1291
1292
1293 /**
1294  * Quantize mantissas using coefficients, exponents, and bit allocation pointers.
1295  *
1296  * @param s  AC-3 encoder private context
1297  */
1298 void ff_ac3_quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
1299 {
1300     int blk, ch, ch0=0, got_cpl;
1301
1302     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1303         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1304         AC3Mant m = { 0 };
1305
1306         got_cpl = !block->cpl_in_use;
1307         for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1308             if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1309                 ch0     = ch - 1;
1310                 ch      = CPL_CH;
1311                 got_cpl = 1;
1312             }
1313             quantize_mantissas_blk_ch(&m, block->fixed_coef[ch],
1314                                       s->blocks[s->exp_ref_block[ch][blk]].exp[ch],
1315                                       s->ref_bap[ch][blk], block->qmant[ch],
1316                                       s->start_freq[ch], block->end_freq[ch]);
1317             if (ch == CPL_CH)
1318                 ch = ch0;
1319         }
1320     }
1321 }
1322
1323
1324 /*
1325  * Write the AC-3 frame header to the output bitstream.
1326  */
1327 static void ac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1328 {
1329     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1330
1331     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
1332     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
1333     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
1334     put_bits(&s->pb, 6,  s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min) / 2);
1335     put_bits(&s->pb, 5,  s->bitstream_id);
1336     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
1337     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
1338     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
1339         put_bits(&s->pb, 2, s->center_mix_level);
1340     if (s->channel_mode & 0x04)
1341         put_bits(&s->pb, 2, s->surround_mix_level);
1342     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1343         put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_mode);
1344     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
1345     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);
1346     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
1347     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
1348     put_bits(&s->pb, 1, opt->audio_production_info);
1349     if (opt->audio_production_info) {
1350         put_bits(&s->pb, 5, opt->mixing_level - 80);
1351         put_bits(&s->pb, 2, opt->room_type);
1352     }
1353     put_bits(&s->pb, 1, opt->copyright);
1354     put_bits(&s->pb, 1, opt->original);
1355     if (s->bitstream_id == 6) {
1356         /* alternate bit stream syntax */
1357         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_1);
1358         if (opt->extended_bsi_1) {
1359             put_bits(&s->pb, 2, opt->preferred_stereo_downmix);
1360             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_center_mix_level);
1361             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_surround_mix_level);
1362             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_center_mix_level);
1363             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_surround_mix_level);
1364         }
1365         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_2);
1366         if (opt->extended_bsi_2) {
1367             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_ex_mode);
1368             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_headphone_mode);
1369             put_bits(&s->pb, 1, opt->ad_converter_type);
1370             put_bits(&s->pb, 9, 0);     /* xbsi2 and encinfo : reserved */
1371         }
1372     } else {
1373     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
1374     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
1375     }
1376     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
1377 }
1378
1379
1380 /*
1381  * Write one audio block to the output bitstream.
1382  */
1383 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int blk)
1384 {
1385     int ch, i, baie, bnd, got_cpl, ch0;
1386     AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1387
1388     /* block switching */
1389     if (!s->eac3) {
1390         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1391             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1392     }
1393
1394     /* dither flags */
1395     if (!s->eac3) {
1396         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1397             put_bits(&s->pb, 1, 1);
1398     }
1399
1400     /* dynamic range codes */
1401     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1402
1403     /* spectral extension */
1404     if (s->eac3)
1405         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1406
1407     /* channel coupling */
1408     if (!s->eac3)
1409         put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
1410     if (block->new_cpl_strategy) {
1411         if (!s->eac3)
1412             put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
1413         if (block->cpl_in_use) {
1414             int start_sub, end_sub;
1415             if (s->eac3)
1416                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* enhanced coupling */
1417             if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO) {
1418                 for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1419                     put_bits(&s->pb, 1, block->channel_in_cpl[ch]);
1420             }
1421             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1422                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* phase flags in use */
1423             start_sub = (s->start_freq[CPL_CH] - 37) / 12;
1424             end_sub   = (s->cpl_end_freq       - 37) / 12;
1425             put_bits(&s->pb, 4, start_sub);
1426             put_bits(&s->pb, 4, end_sub - 3);
1427             /* coupling band structure */
1428             if (s->eac3) {
1429                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* use default */
1430             } else {
1431                 for (bnd = start_sub+1; bnd < end_sub; bnd++)
1432                     put_bits(&s->pb, 1, ff_eac3_default_cpl_band_struct[bnd]);
1433             }
1434         }
1435     }
1436
1437     /* coupling coordinates */
1438     if (block->cpl_in_use) {
1439         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1440             if (block->channel_in_cpl[ch]) {
1441                 if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords[ch] != 2)
1442                     put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_coords[ch]);
1443                 if (block->new_cpl_coords[ch]) {
1444                     put_bits(&s->pb, 2, block->cpl_master_exp[ch]);
1445                     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
1446                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_exp [ch][bnd]);
1447                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_mant[ch][bnd]);
1448                     }
1449                 }
1450             }
1451         }
1452     }
1453
1454     /* stereo rematrixing */
1455     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1456         if (!s->eac3 || blk > 0)
1457             put_bits(&s->pb, 1, block->new_rematrixing_strategy);
1458         if (block->new_rematrixing_strategy) {
1459             /* rematrixing flags */
1460             for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++)
1461                 put_bits(&s->pb, 1, block->rematrixing_flags[bnd]);
1462         }
1463     }
1464
1465     /* exponent strategy */
1466     if (!s->eac3) {
1467         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1468             put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
1469         if (s->lfe_on)
1470             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
1471     }
1472
1473     /* bandwidth */
1474     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1475         if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE && !block->channel_in_cpl[ch])
1476             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code);
1477     }
1478
1479     /* exponents */
1480     for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1481         int nb_groups;
1482         int cpl = (ch == CPL_CH);
1483
1484         if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE)
1485             continue;
1486
1487         /* DC exponent */
1488         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0] >> cpl);
1489
1490         /* exponent groups */
1491         nb_groups = exponent_group_tab[cpl][s->exp_strategy[ch][blk]-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
1492         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
1493             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
1494
1495         /* gain range info */
1496         if (ch != s->lfe_channel && !cpl)
1497             put_bits(&s->pb, 2, 0);
1498     }
1499
1500     /* bit allocation info */
1501     if (!s->eac3) {
1502         baie = (blk == 0);
1503         put_bits(&s->pb, 1, baie);
1504         if (baie) {
1505             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
1506             put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
1507             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
1508             put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
1509             put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
1510         }
1511     }
1512
1513     /* snr offset */
1514     if (!s->eac3) {
1515         put_bits(&s->pb, 1, block->new_snr_offsets);
1516         if (block->new_snr_offsets) {
1517             put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
1518             for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1519                 put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
1520                 put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
1521             }
1522         }
1523     } else {
1524         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no converter snr offset */
1525     }
1526
1527     /* coupling leak */
1528     if (block->cpl_in_use) {
1529         if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
1530             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_leak);
1531         if (block->new_cpl_leak) {
1532             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_fast_leak);
1533             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_slow_leak);
1534         }
1535     }
1536
1537     if (!s->eac3) {
1538         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
1539         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
1540     }
1541
1542     /* mantissas */
1543     got_cpl = !block->cpl_in_use;
1544     for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1545         int b, q;
1546
1547         if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1548             ch0     = ch - 1;
1549             ch      = CPL_CH;
1550             got_cpl = 1;
1551         }
1552         for (i = s->start_freq[ch]; i < block->end_freq[ch]; i++) {
1553             q = block->qmant[ch][i];
1554             b = s->ref_bap[ch][blk][i];
1555             switch (b) {
1556             case 0:                                          break;
1557             case 1: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   5, q); break;
1558             case 2: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   7, q); break;
1559             case 3:               put_sbits(&s->pb,   3, q); break;
1560             case 4: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   7, q); break;
1561             case 14:              put_sbits(&s->pb,  14, q); break;
1562             case 15:              put_sbits(&s->pb,  16, q); break;
1563             default:              put_sbits(&s->pb, b-1, q); break;
1564             }
1565         }
1566         if (ch == CPL_CH)
1567             ch = ch0;
1568     }
1569 }
1570
1571
1572 /** CRC-16 Polynomial */
1573 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1574
1575
1576 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1577 {
1578     unsigned int c;
1579
1580     c = 0;
1581     while (a) {
1582         if (a & 1)
1583             c ^= b;
1584         a = a >> 1;
1585         b = b << 1;
1586         if (b & (1 << 16))
1587             b ^= poly;
1588     }
1589     return c;
1590 }
1591
1592
1593 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1594 {
1595     unsigned int r;
1596     r = 1;
1597     while (n) {
1598         if (n & 1)
1599             r = mul_poly(r, a, poly);
1600         a = mul_poly(a, a, poly);
1601         n >>= 1;
1602     }
1603     return r;
1604 }
1605
1606
1607 /*
1608  * Fill the end of the frame with 0's and compute the two CRCs.
1609  */
1610 static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1611 {
1612     const AVCRC *crc_ctx = av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI);
1613     int frame_size_58, pad_bytes, crc1, crc2_partial, crc2, crc_inv;
1614     uint8_t *frame;
1615
1616     frame_size_58 = ((s->frame_size >> 2) + (s->frame_size >> 4)) << 1;
1617
1618     /* pad the remainder of the frame with zeros */
1619     av_assert2(s->frame_size * 8 - put_bits_count(&s->pb) >= 18);
1620     flush_put_bits(&s->pb);
1621     frame = s->pb.buf;
1622     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
1623     av_assert2(pad_bytes >= 0);
1624     if (pad_bytes > 0)
1625         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
1626
1627     if (s->eac3) {
1628         /* compute crc2 */
1629         crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + 2, s->frame_size - 5);
1630     } else {
1631     /* compute crc1 */
1632     /* this is not so easy because it is at the beginning of the data... */
1633     crc1    = av_bswap16(av_crc(crc_ctx, 0, frame + 4, frame_size_58 - 4));
1634     crc_inv = s->crc_inv[s->frame_size > s->frame_size_min];
1635     crc1    = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1636     AV_WB16(frame + 2, crc1);
1637
1638     /* compute crc2 */
1639     crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + frame_size_58,
1640                           s->frame_size - frame_size_58 - 3);
1641     }
1642     crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1643     /* ensure crc2 does not match sync word by flipping crcrsv bit if needed */
1644     if (crc2 == 0x770B) {
1645         frame[s->frame_size - 3] ^= 0x1;
1646         crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1647     }
1648     crc2 = av_bswap16(crc2);
1649     AV_WB16(frame + s->frame_size - 2, crc2);
1650 }
1651
1652
1653 /**
1654  * Write the frame to the output bitstream.
1655  *
1656  * @param s      AC-3 encoder private context
1657  * @param frame  output data buffer
1658  */
1659 void ff_ac3_output_frame(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
1660 {
1661     int blk;
1662
1663     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
1664
1665     s->output_frame_header(s);
1666
1667     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
1668         output_audio_block(s, blk);
1669
1670     output_frame_end(s);
1671 }
1672
1673
1674 static void dprint_options(AC3EncodeContext *s)
1675 {
1676 #ifdef DEBUG
1677     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1678     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1679     char strbuf[32];
1680
1681     switch (s->bitstream_id) {
1682     case  6:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (alt syntax)",       32); break;
1683     case  8:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (standard)",         32); break;
1684     case  9:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet half-rate)",   32); break;
1685     case 10:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet quater-rate)", 32); break;
1686     case 16:  av_strlcpy(strbuf, "E-AC-3 (enhanced)",       32); break;
1687     default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR");
1688     }
1689     av_dlog(avctx, "bitstream_id: %s (%d)\n", strbuf, s->bitstream_id);
1690     av_dlog(avctx, "sample_fmt: %s\n", av_get_sample_fmt_name(avctx->sample_fmt));
1691     av_get_channel_layout_string(strbuf, 32, s->channels, avctx->channel_layout);
1692     av_dlog(avctx, "channel_layout: %s\n", strbuf);
1693     av_dlog(avctx, "sample_rate: %d\n", s->sample_rate);
1694     av_dlog(avctx, "bit_rate: %d\n", s->bit_rate);
1695     av_dlog(avctx, "blocks/frame: %d (code=%d)\n", s->num_blocks, s->num_blks_code);
1696     if (s->cutoff)
1697         av_dlog(avctx, "cutoff: %d\n", s->cutoff);
1698
1699     av_dlog(avctx, "per_frame_metadata: %s\n",
1700             opt->allow_per_frame_metadata?"on":"off");
1701     if (s->has_center)
1702         av_dlog(avctx, "center_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->center_mix_level,
1703                 s->center_mix_level);
1704     else
1705         av_dlog(avctx, "center_mixlev: {not written}\n");
1706     if (s->has_surround)
1707         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->surround_mix_level,
1708                 s->surround_mix_level);
1709     else
1710         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: {not written}\n");
1711     if (opt->audio_production_info) {
1712         av_dlog(avctx, "mixing_level: %ddB\n", opt->mixing_level);
1713         switch (opt->room_type) {
1714         case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1715         case AC3ENC_OPT_LARGE_ROOM:    av_strlcpy(strbuf, "large", 32);        break;
1716         case AC3ENC_OPT_SMALL_ROOM:    av_strlcpy(strbuf, "small", 32);        break;
1717         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->room_type);
1718         }
1719         av_dlog(avctx, "room_type: %s\n", strbuf);
1720     } else {
1721         av_dlog(avctx, "mixing_level: {not written}\n");
1722         av_dlog(avctx, "room_type: {not written}\n");
1723     }
1724     av_dlog(avctx, "copyright: %s\n", opt->copyright?"on":"off");
1725     av_dlog(avctx, "dialnorm: %ddB\n", opt->dialogue_level);
1726     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1727         switch (opt->dolby_surround_mode) {
1728         case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1729         case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1730         case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1731         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_mode);
1732         }
1733         av_dlog(avctx, "dsur_mode: %s\n", strbuf);
1734     } else {
1735         av_dlog(avctx, "dsur_mode: {not written}\n");
1736     }
1737     av_dlog(avctx, "original: %s\n", opt->original?"on":"off");
1738
1739     if (s->bitstream_id == 6) {
1740         if (opt->extended_bsi_1) {
1741             switch (opt->preferred_stereo_downmix) {
1742             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1743             case AC3ENC_OPT_DOWNMIX_LTRT:  av_strlcpy(strbuf, "ltrt", 32);         break;
1744             case AC3ENC_OPT_DOWNMIX_LORO:  av_strlcpy(strbuf, "loro", 32);         break;
1745             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->preferred_stereo_downmix);
1746             }
1747             av_dlog(avctx, "dmix_mode: %s\n", strbuf);
1748             av_dlog(avctx, "ltrt_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1749                     opt->ltrt_center_mix_level, s->ltrt_center_mix_level);
1750             av_dlog(avctx, "ltrt_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1751                     opt->ltrt_surround_mix_level, s->ltrt_surround_mix_level);
1752             av_dlog(avctx, "loro_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1753                     opt->loro_center_mix_level, s->loro_center_mix_level);
1754             av_dlog(avctx, "loro_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1755                     opt->loro_surround_mix_level, s->loro_surround_mix_level);
1756         } else {
1757             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 1: {not written}\n");
1758         }
1759         if (opt->extended_bsi_2) {
1760             switch (opt->dolby_surround_ex_mode) {
1761             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1762             case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1763             case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1764             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_ex_mode);
1765             }
1766             av_dlog(avctx, "dsurex_mode: %s\n", strbuf);
1767             switch (opt->dolby_headphone_mode) {
1768             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1769             case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1770             case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1771             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_headphone_mode);
1772             }
1773             av_dlog(avctx, "dheadphone_mode: %s\n", strbuf);
1774
1775             switch (opt->ad_converter_type) {
1776             case AC3ENC_OPT_ADCONV_STANDARD: av_strlcpy(strbuf, "standard", 32); break;
1777             case AC3ENC_OPT_ADCONV_HDCD:     av_strlcpy(strbuf, "hdcd", 32);     break;
1778             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->ad_converter_type);
1779             }
1780             av_dlog(avctx, "ad_conv_type: %s\n", strbuf);
1781         } else {
1782             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 2: {not written}\n");
1783         }
1784     }
1785 #endif
1786 }
1787
1788
1789 #define FLT_OPTION_THRESHOLD 0.01
1790
1791 static int validate_float_option(float v, const float *v_list, int v_list_size)
1792 {
1793     int i;
1794
1795     for (i = 0; i < v_list_size; i++) {
1796         if (v < (v_list[i] + FLT_OPTION_THRESHOLD) &&
1797             v > (v_list[i] - FLT_OPTION_THRESHOLD))
1798             break;
1799     }
1800     if (i == v_list_size)
1801         return -1;
1802
1803     return i;
1804 }
1805
1806
1807 static void validate_mix_level(void *log_ctx, const char *opt_name,
1808                                float *opt_param, const float *list,
1809                                int list_size, int default_value, int min_value,
1810                                int *ctx_param)
1811 {
1812     int mixlev = validate_float_option(*opt_param, list, list_size);
1813     if (mixlev < min_value) {
1814         mixlev = default_value;
1815         if (*opt_param >= 0.0) {
1816             av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "requested %s is not valid. using "
1817                    "default value: %0.3f\n", opt_name, list[mixlev]);
1818         }
1819     }
1820     *opt_param = list[mixlev];
1821     *ctx_param = mixlev;
1822 }
1823
1824
1825 /**
1826  * Validate metadata options as set by AVOption system.
1827  * These values can optionally be changed per-frame.
1828  *
1829  * @param s  AC-3 encoder private context
1830  */
1831 int ff_ac3_validate_metadata(AC3EncodeContext *s)
1832 {
1833     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1834     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1835
1836     opt->audio_production_info = 0;
1837     opt->extended_bsi_1        = 0;
1838     opt->extended_bsi_2        = 0;
1839     opt->eac3_mixing_metadata  = 0;
1840     opt->eac3_info_metadata    = 0;
1841
1842     /* determine mixing metadata / xbsi1 use */
1843     if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_STEREO && opt->preferred_stereo_downmix != AC3ENC_OPT_NONE) {
1844         opt->extended_bsi_1       = 1;
1845         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1846     }
1847     if (s->has_center &&
1848         (opt->ltrt_center_mix_level >= 0 || opt->loro_center_mix_level >= 0)) {
1849         opt->extended_bsi_1       = 1;
1850         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1851     }
1852     if (s->has_surround &&
1853         (opt->ltrt_surround_mix_level >= 0 || opt->loro_surround_mix_level >= 0)) {
1854         opt->extended_bsi_1       = 1;
1855         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1856     }
1857
1858     if (s->eac3) {
1859         /* determine info metadata use */
1860         if (avctx->audio_service_type != AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_MAIN)
1861             opt->eac3_info_metadata = 1;
1862         if (opt->copyright != AC3ENC_OPT_NONE || opt->original != AC3ENC_OPT_NONE)
1863             opt->eac3_info_metadata = 1;
1864         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO &&
1865             (opt->dolby_headphone_mode != AC3ENC_OPT_NONE || opt->dolby_surround_mode != AC3ENC_OPT_NONE))
1866             opt->eac3_info_metadata = 1;
1867         if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R && opt->dolby_surround_ex_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1868             opt->eac3_info_metadata = 1;
1869         if (opt->mixing_level != AC3ENC_OPT_NONE || opt->room_type != AC3ENC_OPT_NONE ||
1870             opt->ad_converter_type != AC3ENC_OPT_NONE) {
1871             opt->audio_production_info = 1;
1872             opt->eac3_info_metadata    = 1;
1873         }
1874     } else {
1875         /* determine audio production info use */
1876         if (opt->mixing_level != AC3ENC_OPT_NONE || opt->room_type != AC3ENC_OPT_NONE)
1877             opt->audio_production_info = 1;
1878
1879         /* determine xbsi2 use */
1880         if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R && opt->dolby_surround_ex_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1881             opt->extended_bsi_2 = 1;
1882         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO && opt->dolby_headphone_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1883             opt->extended_bsi_2 = 1;
1884         if (opt->ad_converter_type != AC3ENC_OPT_NONE)
1885             opt->extended_bsi_2 = 1;
1886     }
1887
1888     /* validate AC-3 mixing levels */
1889     if (!s->eac3) {
1890         if (s->has_center) {
1891             validate_mix_level(avctx, "center_mix_level", &opt->center_mix_level,
1892                             cmixlev_options, CMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1893                             &s->center_mix_level);
1894         }
1895         if (s->has_surround) {
1896             validate_mix_level(avctx, "surround_mix_level", &opt->surround_mix_level,
1897                             surmixlev_options, SURMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1898                             &s->surround_mix_level);
1899         }
1900     }
1901
1902     /* validate extended bsi 1 / mixing metadata */
1903     if (opt->extended_bsi_1 || opt->eac3_mixing_metadata) {
1904         /* default preferred stereo downmix */
1905         if (opt->preferred_stereo_downmix == AC3ENC_OPT_NONE)
1906             opt->preferred_stereo_downmix = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1907         if (!s->eac3 || s->has_center) {
1908             /* validate Lt/Rt center mix level */
1909             validate_mix_level(avctx, "ltrt_center_mix_level",
1910                                &opt->ltrt_center_mix_level, extmixlev_options,
1911                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1912                                &s->ltrt_center_mix_level);
1913             /* validate Lo/Ro center mix level */
1914             validate_mix_level(avctx, "loro_center_mix_level",
1915                                &opt->loro_center_mix_level, extmixlev_options,
1916                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1917                                &s->loro_center_mix_level);
1918         }
1919         if (!s->eac3 || s->has_surround) {
1920             /* validate Lt/Rt surround mix level */
1921             validate_mix_level(avctx, "ltrt_surround_mix_level",
1922                                &opt->ltrt_surround_mix_level, extmixlev_options,
1923                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1924                                &s->ltrt_surround_mix_level);
1925             /* validate Lo/Ro surround mix level */
1926             validate_mix_level(avctx, "loro_surround_mix_level",
1927                                &opt->loro_surround_mix_level, extmixlev_options,
1928                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1929                                &s->loro_surround_mix_level);
1930         }
1931     }
1932
1933     /* validate audio service type / channels combination */
1934     if ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE &&
1935          avctx->channels == 1) ||
1936         ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_COMMENTARY ||
1937           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_EMERGENCY  ||
1938           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_VOICE_OVER)
1939          && avctx->channels > 1)) {
1940         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid audio service type for the "
1941                                     "specified number of channels\n");
1942         return AVERROR(EINVAL);
1943     }
1944
1945     /* validate extended bsi 2 / info metadata */
1946     if (opt->extended_bsi_2 || opt->eac3_info_metadata) {
1947         /* default dolby headphone mode */
1948         if (opt->dolby_headphone_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1949             opt->dolby_headphone_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1950         /* default dolby surround ex mode */
1951         if (opt->dolby_surround_ex_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1952             opt->dolby_surround_ex_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1953         /* default A/D converter type */
1954         if (opt->ad_converter_type == AC3ENC_OPT_NONE)
1955             opt->ad_converter_type = AC3ENC_OPT_ADCONV_STANDARD;
1956     }
1957
1958     /* copyright & original defaults */
1959     if (!s->eac3 || opt->eac3_info_metadata) {
1960         /* default copyright */
1961         if (opt->copyright == AC3ENC_OPT_NONE)
1962             opt->copyright = AC3ENC_OPT_OFF;
1963         /* default original */
1964         if (opt->original == AC3ENC_OPT_NONE)
1965             opt->original = AC3ENC_OPT_ON;
1966     }
1967
1968     /* dolby surround mode default */
1969     if (!s->eac3 || opt->eac3_info_metadata) {
1970         if (opt->dolby_surround_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1971             opt->dolby_surround_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1972     }
1973
1974     /* validate audio production info */
1975     if (opt->audio_production_info) {
1976         if (opt->mixing_level == AC3ENC_OPT_NONE) {
1977             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "mixing_level must be set if "
1978                    "room_type is set\n");
1979             return AVERROR(EINVAL);
1980         }
1981         if (opt->mixing_level < 80) {
1982             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mixing level. must be between "
1983                    "80dB and 111dB\n");
1984             return AVERROR(EINVAL);
1985         }
1986         /* default room type */
1987         if (opt->room_type == AC3ENC_OPT_NONE)
1988             opt->room_type = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1989     }
1990
1991     /* set bitstream id for alternate bitstream syntax */
1992     if (!s->eac3 && (opt->extended_bsi_1 || opt->extended_bsi_2)) {
1993         if (s->bitstream_id > 8 && s->bitstream_id < 11) {
1994             static int warn_once = 1;
1995             if (warn_once) {
1996                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "alternate bitstream syntax is "
1997                        "not compatible with reduced samplerates. writing of "
1998                        "extended bitstream information will be disabled.\n");
1999                 warn_once = 0;
2000             }
2001         } else {
2002             s->bitstream_id = 6;
2003         }
2004     }
2005
2006     return 0;
2007 }
2008
2009
2010 /**
2011  * Finalize encoding and free any memory allocated by the encoder.
2012  *
2013  * @param avctx  Codec context
2014  */
2015 av_cold int ff_ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
2016 {
2017     int blk, ch;
2018     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2019
2020     av_freep(&s->windowed_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 #if FF_API_OLD_ENCODE_AUDIO
2053     av_freep(&avctx->coded_frame);
2054 #endif
2055     return 0;
2056 }
2057
2058
2059 /*
2060  * Set channel information during initialization.
2061  */
2062 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
2063                                     uint64_t *channel_layout)
2064 {
2065     int ch_layout;
2066
2067     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
2068         return AVERROR(EINVAL);
2069     if (*channel_layout > 0x7FF)
2070         return AVERROR(EINVAL);
2071     ch_layout = *channel_layout;
2072     if (!ch_layout)
2073         ch_layout = av_get_default_channel_layout(channels);
2074
2075     s->lfe_on       = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
2076     s->channels     = channels;
2077     s->fbw_channels = channels - s->lfe_on;
2078     s->lfe_channel  = s->lfe_on ? s->fbw_channels + 1 : -1;
2079     if (s->lfe_on)
2080         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2081
2082     switch (ch_layout) {
2083     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
2084     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
2085     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
2086     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
2087     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
2088     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
2089     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
2090     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
2091     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
2092     default:
2093         return AVERROR(EINVAL);
2094     }
2095     s->has_center   = (s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO;
2096     s->has_surround =  s->channel_mode & 0x04;
2097
2098     s->channel_map  = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
2099     *channel_layout = ch_layout;
2100     if (s->lfe_on)
2101         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2102
2103     return 0;
2104 }
2105
2106
2107 static av_cold int validate_options(AC3EncodeContext *s)
2108 {
2109     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
2110     int i, ret, max_sr;
2111
2112     /* validate channel layout */
2113     if (!avctx->channel_layout) {
2114         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
2115                                       "encoder will guess the layout, but it "
2116                                       "might be incorrect.\n");
2117     }
2118     ret = set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout);
2119     if (ret) {
2120         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
2121         return ret;
2122     }
2123
2124     /* validate sample rate */
2125     /* note: max_sr could be changed from 2 to 5 for E-AC-3 once we find a
2126              decoder that supports half sample rate so we can validate that
2127              the generated files are correct. */
2128     max_sr = s->eac3 ? 2 : 8;
2129     for (i = 0; i <= max_sr; i++) {
2130         if ((ff_ac3_sample_rate_tab[i % 3] >> (i / 3)) == avctx->sample_rate)
2131             break;
2132     }
2133     if (i > max_sr) {
2134         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
2135         return AVERROR(EINVAL);
2136     }
2137     s->sample_rate        = avctx->sample_rate;
2138     s->bit_alloc.sr_shift = i / 3;
2139     s->bit_alloc.sr_code  = i % 3;
2140     s->bitstream_id       = s->eac3 ? 16 : 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
2141
2142     /* select a default bit rate if not set by the user */
2143     if (!avctx->bit_rate) {
2144         switch (s->fbw_channels) {
2145         case 1: avctx->bit_rate =  96000; break;
2146         case 2: avctx->bit_rate = 192000; break;
2147         case 3: avctx->bit_rate = 320000; break;
2148         case 4: avctx->bit_rate = 384000; break;
2149         case 5: avctx->bit_rate = 448000; break;
2150         }
2151     }
2152
2153     /* validate bit rate */
2154     if (s->eac3) {
2155         int max_br, min_br, wpf, min_br_dist, min_br_code;
2156         int num_blks_code, num_blocks, frame_samples;
2157
2158         /* calculate min/max bitrate */
2159         /* TODO: More testing with 3 and 2 blocks. All E-AC-3 samples I've
2160                  found use either 6 blocks or 1 block, even though 2 or 3 blocks
2161                  would work as far as the bit rate is concerned. */
2162         for (num_blks_code = 3; num_blks_code >= 0; num_blks_code--) {
2163             num_blocks = ((int[]){ 1, 2, 3, 6 })[num_blks_code];
2164             frame_samples  = AC3_BLOCK_SIZE * num_blocks;
2165             max_br = 2048 * s->sample_rate / frame_samples * 16;
2166             min_br = ((s->sample_rate + (frame_samples-1)) / frame_samples) * 16;
2167             if (avctx->bit_rate <= max_br)
2168                 break;
2169         }
2170         if (avctx->bit_rate < min_br || avctx->bit_rate > max_br) {
2171             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate. must be %d to %d "
2172                    "for this sample rate\n", min_br, max_br);
2173             return AVERROR(EINVAL);
2174         }
2175         s->num_blks_code = num_blks_code;
2176         s->num_blocks    = num_blocks;
2177
2178         /* calculate words-per-frame for the selected bitrate */
2179         wpf = (avctx->bit_rate / 16) * frame_samples / s->sample_rate;
2180         av_assert1(wpf > 0 && wpf <= 2048);
2181
2182         /* find the closest AC-3 bitrate code to the selected bitrate.
2183            this is needed for lookup tables for bandwidth and coupling
2184            parameter selection */
2185         min_br_code = -1;
2186         min_br_dist = INT_MAX;
2187         for (i = 0; i < 19; i++) {
2188             int br_dist = abs(ff_ac3_bitrate_tab[i] * 1000 - avctx->bit_rate);
2189             if (br_dist < min_br_dist) {
2190                 min_br_dist = br_dist;
2191                 min_br_code = i;
2192             }
2193         }
2194
2195         /* make sure the minimum frame size is below the average frame size */
2196         s->frame_size_code = min_br_code << 1;
2197         while (wpf > 1 && wpf * s->sample_rate / AC3_FRAME_SIZE * 16 > avctx->bit_rate)
2198             wpf--;
2199         s->frame_size_min = 2 * wpf;
2200     } else {
2201         int best_br = 0, best_code = 0, best_diff = INT_MAX;
2202         for (i = 0; i < 19; i++) {
2203             int br   = (ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift) * 1000;
2204             int diff = abs(br - avctx->bit_rate);
2205             if (diff < best_diff) {
2206                 best_br   = br;
2207                 best_code = i;
2208                 best_diff = diff;
2209             }
2210             if (!best_diff)
2211                 break;
2212         }
2213         avctx->bit_rate    = best_br;
2214         s->frame_size_code = best_code << 1;
2215         s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
2216         s->num_blks_code   = 0x3;
2217         s->num_blocks      = 6;
2218     }
2219     s->bit_rate   = avctx->bit_rate;
2220     s->frame_size = s->frame_size_min;
2221
2222     /* validate cutoff */
2223     if (avctx->cutoff < 0) {
2224         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid cutoff frequency\n");
2225         return AVERROR(EINVAL);
2226     }
2227     s->cutoff = avctx->cutoff;
2228     if (s->cutoff > (s->sample_rate >> 1))
2229         s->cutoff = s->sample_rate >> 1;
2230
2231     ret = ff_ac3_validate_metadata(s);
2232     if (ret)
2233         return ret;
2234
2235     s->rematrixing_enabled = s->options.stereo_rematrixing &&
2236                              (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO);
2237
2238     s->cpl_enabled = s->options.channel_coupling &&
2239                      s->channel_mode >= AC3_CHMODE_STEREO;
2240
2241     return 0;
2242 }
2243
2244
2245 /*
2246  * Set bandwidth for all channels.
2247  * The user can optionally supply a cutoff frequency. Otherwise an appropriate
2248  * default value will be used.
2249  */
2250 static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s)
2251 {
2252     int blk, ch, cpl_start;
2253
2254     if (s->cutoff) {
2255         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
2256         int fbw_coeffs;
2257         fbw_coeffs     = s->cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
2258         s->bandwidth_code = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
2259     } else {
2260         /* use default bandwidth setting */
2261         s->bandwidth_code = ac3_bandwidth_tab[s->fbw_channels-1][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2262     }
2263
2264     /* set number of coefficients for each channel */
2265     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2266         s->start_freq[ch] = 0;
2267         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2268             s->blocks[blk].end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
2269     }
2270     /* LFE channel always has 7 coefs */
2271     if (s->lfe_on) {
2272         s->start_freq[s->lfe_channel] = 0;
2273         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2274             s->blocks[blk].end_freq[ch] = 7;
2275     }
2276
2277     /* initialize coupling strategy */
2278     if (s->cpl_enabled) {
2279         if (s->options.cpl_start != AC3ENC_OPT_AUTO) {
2280             cpl_start = s->options.cpl_start;
2281         } else {
2282             cpl_start = ac3_coupling_start_tab[s->channel_mode-2][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2283             if (cpl_start < 0) {
2284                 if (s->options.channel_coupling == AC3ENC_OPT_AUTO)
2285                     s->cpl_enabled = 0;
2286                 else
2287                     cpl_start = 15;
2288             }
2289         }
2290     }
2291     if (s->cpl_enabled) {
2292         int i, cpl_start_band, cpl_end_band;
2293         uint8_t *cpl_band_sizes = s->cpl_band_sizes;
2294
2295         cpl_end_band   = s->bandwidth_code / 4 + 3;
2296         cpl_start_band = av_clip(cpl_start, 0, FFMIN(cpl_end_band-1, 15));
2297
2298         s->num_cpl_subbands = cpl_end_band - cpl_start_band;
2299
2300         s->num_cpl_bands = 1;
2301         *cpl_band_sizes  = 12;
2302         for (i = cpl_start_band + 1; i < cpl_end_band; i++) {
2303             if (ff_eac3_default_cpl_band_struct[i]) {
2304                 *cpl_band_sizes += 12;
2305             } else {
2306                 s->num_cpl_bands++;
2307                 cpl_band_sizes++;
2308                 *cpl_band_sizes = 12;
2309             }
2310         }
2311
2312         s->start_freq[CPL_CH] = cpl_start_band * 12 + 37;
2313         s->cpl_end_freq       = cpl_end_band   * 12 + 37;
2314         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2315             s->blocks[blk].end_freq[CPL_CH] = s->cpl_end_freq;
2316     }
2317 }
2318
2319
2320 static av_cold int allocate_buffers(AC3EncodeContext *s)
2321 {
2322     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
2323     int blk, ch;
2324     int channels = s->channels + 1; /* includes coupling channel */
2325     int channel_blocks = channels * s->num_blocks;
2326     int total_coefs    = AC3_MAX_COEFS * channel_blocks;
2327
2328     if (s->allocate_sample_buffers(s))
2329         goto alloc_fail;
2330
2331     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap_buffer, total_coefs *
2332                      sizeof(*s->bap_buffer), alloc_fail);
2333     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap1_buffer, total_coefs *
2334                      sizeof(*s->bap1_buffer), alloc_fail);
2335     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->mdct_coef_buffer, total_coefs *
2336                       sizeof(*s->mdct_coef_buffer), alloc_fail);
2337     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->exp_buffer, total_coefs *
2338                      sizeof(*s->exp_buffer), alloc_fail);
2339     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->grouped_exp_buffer, channel_blocks * 128 *
2340                      sizeof(*s->grouped_exp_buffer), alloc_fail);
2341     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->psd_buffer, total_coefs *
2342                      sizeof(*s->psd_buffer), alloc_fail);
2343     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->band_psd_buffer, channel_blocks * 64 *
2344                      sizeof(*s->band_psd_buffer), alloc_fail);
2345     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mask_buffer, channel_blocks * 64 *
2346                      sizeof(*s->mask_buffer), alloc_fail);
2347     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->qmant_buffer, total_coefs *
2348                      sizeof(*s->qmant_buffer), alloc_fail);
2349     if (s->cpl_enabled) {
2350         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_exp_buffer, channel_blocks * 16 *
2351                          sizeof(*s->cpl_coord_exp_buffer), alloc_fail);
2352         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_mant_buffer, channel_blocks * 16 *
2353                          sizeof(*s->cpl_coord_mant_buffer), alloc_fail);
2354     }
2355     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2356         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2357         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mdct_coef, channels * sizeof(*block->mdct_coef),
2358                           alloc_fail);
2359         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->exp, channels * sizeof(*block->exp),
2360                           alloc_fail);
2361         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->grouped_exp, channels * sizeof(*block->grouped_exp),
2362                           alloc_fail);
2363         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->psd, channels * sizeof(*block->psd),
2364                           alloc_fail);
2365         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->band_psd, channels * sizeof(*block->band_psd),
2366                           alloc_fail);
2367         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mask, channels * sizeof(*block->mask),
2368                           alloc_fail);
2369         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->qmant, channels * sizeof(*block->qmant),
2370                           alloc_fail);
2371         if (s->cpl_enabled) {
2372             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_exp, channels * sizeof(*block->cpl_coord_exp),
2373                               alloc_fail);
2374             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_mant, channels * sizeof(*block->cpl_coord_mant),
2375                               alloc_fail);
2376         }
2377
2378         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
2379             /* arrangement: block, channel, coeff */
2380             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * channels + ch)];
2381             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2382             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * channels + ch)];
2383             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * channels + ch)];
2384             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2385             if (s->cpl_enabled) {
2386                 block->cpl_coord_exp[ch]  = &s->cpl_coord_exp_buffer [16  * (blk * channels + ch)];
2387                 block->cpl_coord_mant[ch] = &s->cpl_coord_mant_buffer[16  * (blk * channels + ch)];
2388             }
2389
2390             /* arrangement: channel, block, coeff */
2391             block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2392             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2393         }
2394     }
2395
2396     if (!s->fixed_point) {
2397         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->fixed_coef_buffer, total_coefs *
2398                           sizeof(*s->fixed_coef_buffer), alloc_fail);
2399         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2400             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2401             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2402                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2403             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2404                 block->fixed_coef[ch] = &s->fixed_coef_buffer[AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2405         }
2406     } else {
2407         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2408             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2409             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2410                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2411             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2412                 block->fixed_coef[ch] = (int32_t *)block->mdct_coef[ch];
2413         }
2414     }
2415
2416     return 0;
2417 alloc_fail:
2418     return AVERROR(ENOMEM);
2419 }
2420
2421
2422 av_cold int ff_ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
2423 {
2424     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2425     int ret, frame_size_58;
2426
2427     s->avctx = avctx;
2428
2429     s->eac3 = avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_EAC3;
2430
2431     ff_ac3_common_init();
2432
2433     ret = validate_options(s);
2434     if (ret)
2435         return ret;
2436
2437     avctx->frame_size = AC3_BLOCK_SIZE * s->num_blocks;
2438     avctx->delay      = AC3_BLOCK_SIZE;
2439
2440     s->bitstream_mode = avctx->audio_service_type;
2441     if (s->bitstream_mode == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE)
2442         s->bitstream_mode = 0x7;
2443
2444     s->bits_written    = 0;
2445     s->samples_written = 0;
2446
2447     /* calculate crc_inv for both possible frame sizes */
2448     frame_size_58 = (( s->frame_size    >> 2) + ( s->frame_size    >> 4)) << 1;
2449     s->crc_inv[0] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2450     if (s->bit_alloc.sr_code == 1) {
2451         frame_size_58 = (((s->frame_size+2) >> 2) + ((s->frame_size+2) >> 4)) << 1;
2452         s->crc_inv[1] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2453     }
2454
2455     /* set function pointers */
2456     if (CONFIG_AC3_FIXED_ENCODER && s->fixed_point) {
2457         s->mdct_end                     = ff_ac3_fixed_mdct_end;
2458         s->mdct_init                    = ff_ac3_fixed_mdct_init;
2459         s->allocate_sample_buffers      = ff_ac3_fixed_allocate_sample_buffers;
2460     } else if (CONFIG_AC3_ENCODER || CONFIG_EAC3_ENCODER) {
2461         s->mdct_end                     = ff_ac3_float_mdct_end;
2462         s->mdct_init                    = ff_ac3_float_mdct_init;
2463         s->allocate_sample_buffers      = ff_ac3_float_allocate_sample_buffers;
2464     }
2465     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
2466         s->output_frame_header = ff_eac3_output_frame_header;
2467     else
2468         s->output_frame_header = ac3_output_frame_header;
2469
2470     set_bandwidth(s);
2471
2472     exponent_init(s);
2473
2474     bit_alloc_init(s);
2475
2476     ret = s->mdct_init(s);
2477     if (ret)
2478         goto init_fail;
2479
2480     ret = allocate_buffers(s);
2481     if (ret)
2482         goto init_fail;
2483
2484 #if FF_API_OLD_ENCODE_AUDIO
2485     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
2486     if (!avctx->coded_frame) {
2487         ret = AVERROR(ENOMEM);
2488         goto init_fail;
2489     }
2490 #endif
2491
2492     ff_dsputil_init(&s->dsp, avctx);
2493     avpriv_float_dsp_init(&s->fdsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
2494     ff_ac3dsp_init(&s->ac3dsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
2495
2496     dprint_options(s);
2497
2498     return 0;
2499 init_fail:
2500     ff_ac3_encode_close(avctx);
2501     return ret;
2502 }