]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blobdiff - libavcodec/ac3enc.c
Merge remote branch 'qatar/master'
[ffmpeg] / libavcodec / ac3enc.c
index e815c66640998892d2c87f5ec00f01ee384a6e69..b0b4075a36c8a8cec6d027c5840809bc1fcb6a5f 100644 (file)
  */
 
 //#define DEBUG
+//#define ASSERT_LEVEL 2
 
-#include "libavcore/audioconvert.h"
+#include <stdint.h>
+
+#include "libavutil/audioconvert.h"
+#include "libavutil/avassert.h"
 #include "libavutil/crc.h"
+#include "libavutil/opt.h"
 #include "avcodec.h"
 #include "put_bits.h"
 #include "dsputil.h"
+#include "ac3dsp.h"
 #include "ac3.h"
 #include "audioconvert.h"
+#include "fft.h"
 
 
 #ifndef CONFIG_AC3ENC_FLOAT
 /** Maximum number of exponent groups. +1 for separate DC exponent. */
 #define AC3_MAX_EXP_GROUPS 85
 
-/** Scale a float value by 2^bits and convert to an integer. */
-#define SCALE_FLOAT(a, bits) lrintf((a) * (float)(1 << (bits)))
-
+/* stereo rematrixing algorithms */
+#define AC3_REMATRIXING_IS_STATIC 0x1
+#define AC3_REMATRIXING_SUMS    0
+#define AC3_REMATRIXING_NONE    1
+#define AC3_REMATRIXING_ALWAYS  3
 
 #if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
-#include "ac3enc_float.h"
+#define MAC_COEF(d,a,b) ((d)+=(a)*(b))
+typedef float SampleType;
+typedef float CoefType;
+typedef float CoefSumType;
 #else
-#include "ac3enc_fixed.h"
+#define MAC_COEF(d,a,b) MAC64(d,a,b)
+typedef int16_t SampleType;
+typedef int32_t CoefType;
+typedef int64_t CoefSumType;
 #endif
 
+typedef struct AC3MDCTContext {
+    const SampleType *window;           ///< MDCT window function
+    FFTContext fft;                     ///< FFT context for MDCT calculation
+} AC3MDCTContext;
 
 /**
  * Data for a single audio block.
 typedef struct AC3Block {
     uint8_t  **bap;                             ///< bit allocation pointers (bap)
     CoefType **mdct_coef;                       ///< MDCT coefficients
+    int32_t  **fixed_coef;                      ///< fixed-point MDCT coefficients
     uint8_t  **exp;                             ///< original exponents
     uint8_t  **grouped_exp;                     ///< grouped exponents
     int16_t  **psd;                             ///< psd per frequency bin
     int16_t  **band_psd;                        ///< psd per critical band
     int16_t  **mask;                            ///< masking curve
     uint16_t **qmant;                           ///< quantized mantissas
-    uint8_t  exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS];    ///< exponent strategies
-    int8_t   exp_shift[AC3_MAX_CHANNELS];       ///< exponent shift values
+    uint8_t  coeff_shift[AC3_MAX_CHANNELS];     ///< fixed-point coefficient shift values
+    uint8_t  new_rematrixing_strategy;          ///< send new rematrixing flags in this block
+    uint8_t  rematrixing_flags[4];              ///< rematrixing flags
+    struct AC3Block *exp_ref_block[AC3_MAX_CHANNELS]; ///< reference blocks for EXP_REUSE
 } AC3Block;
 
 /**
  * AC-3 encoder private context.
  */
 typedef struct AC3EncodeContext {
+    AVClass *av_class;                      ///< AVClass used for AVOption
+    AC3EncOptions options;                  ///< encoding options
     PutBitContext pb;                       ///< bitstream writer context
     DSPContext dsp;
+    AC3DSPContext ac3dsp;                   ///< AC-3 optimized functions
     AC3MDCTContext mdct;                    ///< MDCT context
 
     AC3Block blocks[AC3_MAX_BLOCKS];        ///< per-block info
@@ -99,13 +124,25 @@ typedef struct AC3EncodeContext {
     int channels;                           ///< total number of channels               (nchans)
     int lfe_on;                             ///< indicates if there is an LFE channel   (lfeon)
     int lfe_channel;                        ///< channel index of the LFE channel
+    int has_center;                         ///< indicates if there is a center channel
+    int has_surround;                       ///< indicates if there are one or more surround channels
     int channel_mode;                       ///< channel mode                           (acmod)
     const uint8_t *channel_map;             ///< channel map used to reorder channels
 
+    int center_mix_level;                   ///< center mix level code
+    int surround_mix_level;                 ///< surround mix level code
+    int ltrt_center_mix_level;              ///< Lt/Rt center mix level code
+    int ltrt_surround_mix_level;            ///< Lt/Rt surround mix level code
+    int loro_center_mix_level;              ///< Lo/Ro center mix level code
+    int loro_surround_mix_level;            ///< Lo/Ro surround mix level code
+
     int cutoff;                             ///< user-specified cutoff frequency, in Hz
     int bandwidth_code[AC3_MAX_CHANNELS];   ///< bandwidth code (0 to 60)               (chbwcod)
     int nb_coefs[AC3_MAX_CHANNELS];
 
+    int rematrixing;                        ///< determines how rematrixing strategy is calculated
+    int num_rematrixing_bands;              ///< number of rematrixing bands
+
     /* bitrate allocation control */
     int slow_gain_code;                     ///< slow gain code                         (sgaincod)
     int slow_decay_code;                    ///< slow decay code                        (sdcycod)
@@ -120,14 +157,11 @@ typedef struct AC3EncodeContext {
     int frame_bits;                         ///< all frame bits except exponents and mantissas
     int exponent_bits;                      ///< number of bits used for exponents
 
-    /* mantissa encoding */
-    int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
-    uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
-
     SampleType **planar_samples;
     uint8_t *bap_buffer;
     uint8_t *bap1_buffer;
     CoefType *mdct_coef_buffer;
+    int32_t *fixed_coef_buffer;
     uint8_t *exp_buffer;
     uint8_t *grouped_exp_buffer;
     int16_t *psd_buffer;
@@ -135,9 +169,89 @@ typedef struct AC3EncodeContext {
     int16_t *mask_buffer;
     uint16_t *qmant_buffer;
 
-    DECLARE_ALIGNED(16, SampleType, windowed_samples)[AC3_WINDOW_SIZE];
+    uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS]; ///< exponent strategies
+
+    DECLARE_ALIGNED(32, SampleType, windowed_samples)[AC3_WINDOW_SIZE];
 } AC3EncodeContext;
 
+typedef struct AC3Mant {
+    uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
+    int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
+} AC3Mant;
+
+#define CMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
+static const float cmixlev_options[CMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
+    LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB
+};
+
+#define SURMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
+static const float surmixlev_options[SURMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
+    LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
+};
+
+#define EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS 8
+static const float extmixlev_options[EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
+    LEVEL_PLUS_3DB,  LEVEL_PLUS_1POINT5DB,  LEVEL_ONE,       LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
+    LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
+};
+
+
+#define OFFSET(param) offsetof(AC3EncodeContext, options.param)
+#define AC3ENC_PARAM (AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM)
+
+#if CONFIG_AC3ENC_FLOAT || !CONFIG_AC3_FLOAT_ENCODER //we need this exactly once compiled in
+const AVOption ff_ac3_options[] = {
+/* Metadata Options */
+{"per_frame_metadata", "Allow Changing Metadata Per-Frame", OFFSET(allow_per_frame_metadata), FF_OPT_TYPE_INT, 0, 0, 1, AC3ENC_PARAM},
+/* downmix levels */
+{"center_mixlev", "Center Mix Level", OFFSET(center_mix_level), FF_OPT_TYPE_FLOAT, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, 0.0, 1.0, AC3ENC_PARAM},
+{"surround_mixlev", "Surround Mix Level", OFFSET(surround_mix_level), FF_OPT_TYPE_FLOAT, LEVEL_MINUS_6DB, 0.0, 1.0, AC3ENC_PARAM},
+/* audio production information */
+{"mixing_level", "Mixing Level", OFFSET(mixing_level), FF_OPT_TYPE_INT, -1, -1, 111, AC3ENC_PARAM},
+{"room_type", "Room Type", OFFSET(room_type), FF_OPT_TYPE_INT, -1, -1, 2, AC3ENC_PARAM, "room_type"},
+    {"notindicated", "Not Indicated (default)", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, 0, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "room_type"},
+    {"large",        "Large Room",              0, FF_OPT_TYPE_CONST, 1, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "room_type"},
+    {"small",        "Small Room",              0, FF_OPT_TYPE_CONST, 2, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "room_type"},
+/* other metadata options */
+{"copyright", "Copyright Bit", OFFSET(copyright), FF_OPT_TYPE_INT, 0, 0, 1, AC3ENC_PARAM},
+{"dialnorm", "Dialogue Level (dB)", OFFSET(dialogue_level), FF_OPT_TYPE_INT, -31, -31, -1, AC3ENC_PARAM},
+{"dsur_mode", "Dolby Surround Mode", OFFSET(dolby_surround_mode), FF_OPT_TYPE_INT, 0, 0, 2, AC3ENC_PARAM, "dsur_mode"},
+    {"notindicated", "Not Indicated (default)",    0, FF_OPT_TYPE_CONST, 0, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dsur_mode"},
+    {"on",           "Dolby Surround Encoded",     0, FF_OPT_TYPE_CONST, 1, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dsur_mode"},
+    {"off",          "Not Dolby Surround Encoded", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, 2, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dsur_mode"},
+{"original", "Original Bit Stream", OFFSET(original), FF_OPT_TYPE_INT, 1, 0, 1, AC3ENC_PARAM},
+/* extended bitstream information */
+{"dmix_mode", "Preferred Stereo Downmix Mode", OFFSET(preferred_stereo_downmix), FF_OPT_TYPE_INT, -1, -1, 2, AC3ENC_PARAM, "dmix_mode"},
+    {"notindicated", "Not Indicated (default)", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, 0, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dmix_mode"},
+    {"ltrt", "Lt/Rt Downmix Preferred",         0, FF_OPT_TYPE_CONST, 1, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dmix_mode"},
+    {"loro", "Lo/Ro Downmix Preferred",         0, FF_OPT_TYPE_CONST, 2, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dmix_mode"},
+{"ltrt_cmixlev", "Lt/Rt Center Mix Level", OFFSET(ltrt_center_mix_level), FF_OPT_TYPE_FLOAT, -1.0, -1.0, 2.0, AC3ENC_PARAM},
+{"ltrt_surmixlev", "Lt/Rt Surround Mix Level", OFFSET(ltrt_surround_mix_level), FF_OPT_TYPE_FLOAT, -1.0, -1.0, 2.0, AC3ENC_PARAM},
+{"loro_cmixlev", "Lo/Ro Center Mix Level", OFFSET(loro_center_mix_level), FF_OPT_TYPE_FLOAT, -1.0, -1.0, 2.0, AC3ENC_PARAM},
+{"loro_surmixlev", "Lo/Ro Surround Mix Level", OFFSET(loro_surround_mix_level), FF_OPT_TYPE_FLOAT, -1.0, -1.0, 2.0, AC3ENC_PARAM},
+{"dsurex_mode", "Dolby Surround EX Mode", OFFSET(dolby_surround_ex_mode), FF_OPT_TYPE_INT, -1, -1, 2, AC3ENC_PARAM, "dsurex_mode"},
+    {"notindicated", "Not Indicated (default)",       0, FF_OPT_TYPE_CONST, 0, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dsurex_mode"},
+    {"on",           "Dolby Surround EX Encoded",     0, FF_OPT_TYPE_CONST, 1, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dsurex_mode"},
+    {"off",          "Not Dolby Surround EX Encoded", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, 2, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dsurex_mode"},
+{"dheadphone_mode", "Dolby Headphone Mode", OFFSET(dolby_headphone_mode), FF_OPT_TYPE_INT, -1, -1, 2, AC3ENC_PARAM, "dheadphone_mode"},
+    {"notindicated", "Not Indicated (default)",     0, FF_OPT_TYPE_CONST, 0, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dheadphone_mode"},
+    {"on",           "Dolby Headphone Encoded",     0, FF_OPT_TYPE_CONST, 1, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dheadphone_mode"},
+    {"off",          "Not Dolby Headphone Encoded", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, 2, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "dheadphone_mode"},
+{"ad_conv_type", "A/D Converter Type", OFFSET(ad_converter_type), FF_OPT_TYPE_INT, -1, -1, 1, AC3ENC_PARAM, "ad_conv_type"},
+    {"standard", "Standard (default)", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, 0, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "ad_conv_type"},
+    {"hdcd",     "HDCD",               0, FF_OPT_TYPE_CONST, 1, INT_MIN, INT_MAX, AC3ENC_PARAM, "ad_conv_type"},
+{NULL}
+};
+#endif
+
+#if CONFIG_AC3ENC_FLOAT
+static AVClass ac3enc_class = { "AC-3 Encoder", av_default_item_name,
+                                ff_ac3_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
+#else
+static AVClass ac3enc_class = { "Fixed-Point AC-3 Encoder", av_default_item_name,
+                                ff_ac3_options, LIBAVUTIL_VERSION_INT };
+#endif
+
 
 /* prototypes for functions in ac3enc_fixed.c and ac3enc_float.c */
 
@@ -146,13 +260,13 @@ static av_cold void mdct_end(AC3MDCTContext *mdct);
 static av_cold int mdct_init(AVCodecContext *avctx, AC3MDCTContext *mdct,
                              int nbits);
 
-static void mdct512(AC3MDCTContext *mdct, CoefType *out, SampleType *in);
-
-static void apply_window(SampleType *output, const SampleType *input,
-                         const SampleType *window, int n);
+static void apply_window(DSPContext *dsp, SampleType *output, const SampleType *input,
+                         const SampleType *window, unsigned int len);
 
 static int normalize_samples(AC3EncodeContext *s);
 
+static void scale_coefficients(AC3EncodeContext *s);
+
 
 /**
  * LUT for number of exponent groups.
@@ -164,7 +278,8 @@ static uint8_t exponent_group_tab[3][256];
 /**
  * List of supported channel layouts.
  */
-static const int64_t ac3_channel_layouts[] = {
+#if CONFIG_AC3ENC_FLOAT || !CONFIG_AC3_FLOAT_ENCODER //we need this exactly once compiled in
+const int64_t ff_ac3_channel_layouts[] = {
      AV_CH_LAYOUT_MONO,
      AV_CH_LAYOUT_STEREO,
      AV_CH_LAYOUT_2_1,
@@ -185,6 +300,37 @@ static const int64_t ac3_channel_layouts[] = {
      AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
      0
 };
+#endif
+
+
+/**
+ * LUT to select the bandwidth code based on the bit rate, sample rate, and
+ * number of full-bandwidth channels.
+ * bandwidth_tab[fbw_channels-1][sample rate code][bit rate code]
+ */
+static const uint8_t ac3_bandwidth_tab[5][3][19] = {
+//      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
+
+    { {  0,  0,  0, 12, 16, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
+      {  0,  0,  0, 16, 20, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
+      {  0,  0,  0, 32, 40, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
+
+    { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
+      {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 24, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
+      {  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 44, 52, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
+
+    { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 24, 32, 40, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
+      {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 20, 28, 36, 44, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
+      {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 40, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
+
+    { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
+      {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
+      {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 32, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
+
+    { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  8, 20, 32, 40, 48, 48, 48, 48 },
+      {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 36, 44, 56, 56, 56, 56 },
+      {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 28, 44, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } }
+};
 
 
 /**
@@ -247,11 +393,121 @@ static void apply_mdct(AC3EncodeContext *s)
             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
             const SampleType *input_samples = &s->planar_samples[ch][blk * AC3_BLOCK_SIZE];
 
-            apply_window(s->windowed_samples, input_samples, s->mdct.window, AC3_WINDOW_SIZE);
+            apply_window(&s->dsp, s->windowed_samples, input_samples, s->mdct.window, AC3_WINDOW_SIZE);
 
-            block->exp_shift[ch] = normalize_samples(s);
+            block->coeff_shift[ch] = normalize_samples(s);
 
-            mdct512(&s->mdct, block->mdct_coef[ch], s->windowed_samples);
+            s->mdct.fft.mdct_calcw(&s->mdct.fft, block->mdct_coef[ch],
+                                   s->windowed_samples);
+        }
+    }
+}
+
+
+/**
+ * Initialize stereo rematrixing.
+ * If the strategy does not change for each frame, set the rematrixing flags.
+ */
+static void rematrixing_init(AC3EncodeContext *s)
+{
+    if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
+        s->rematrixing = AC3_REMATRIXING_SUMS;
+    else
+        s->rematrixing = AC3_REMATRIXING_NONE;
+    /* NOTE: AC3_REMATRIXING_ALWAYS might be used in
+             the future in conjunction with channel coupling. */
+
+    if (s->rematrixing & AC3_REMATRIXING_IS_STATIC) {
+        int flag = (s->rematrixing == AC3_REMATRIXING_ALWAYS);
+        s->blocks[0].new_rematrixing_strategy = 1;
+        memset(s->blocks[0].rematrixing_flags, flag,
+               sizeof(s->blocks[0].rematrixing_flags));
+    }
+}
+
+
+/**
+ * Determine rematrixing flags for each block and band.
+ */
+static void compute_rematrixing_strategy(AC3EncodeContext *s)
+{
+    int nb_coefs;
+    int blk, bnd, i;
+    AC3Block *block, *block0;
+
+    s->num_rematrixing_bands = 4;
+
+    if (s->rematrixing & AC3_REMATRIXING_IS_STATIC)
+        return;
+
+    nb_coefs = FFMIN(s->nb_coefs[0], s->nb_coefs[1]);
+
+    for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
+        block = &s->blocks[blk];
+        block->new_rematrixing_strategy = !blk;
+        for (bnd = 0; bnd < s->num_rematrixing_bands; bnd++) {
+            /* calculate calculate sum of squared coeffs for one band in one block */
+            int start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
+            int end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
+            CoefSumType sum[4] = {0,};
+            for (i = start; i < end; i++) {
+                CoefType lt = block->mdct_coef[0][i];
+                CoefType rt = block->mdct_coef[1][i];
+                CoefType md = lt + rt;
+                CoefType sd = lt - rt;
+                MAC_COEF(sum[0], lt, lt);
+                MAC_COEF(sum[1], rt, rt);
+                MAC_COEF(sum[2], md, md);
+                MAC_COEF(sum[3], sd, sd);
+            }
+
+            /* compare sums to determine if rematrixing will be used for this band */
+            if (FFMIN(sum[2], sum[3]) < FFMIN(sum[0], sum[1]))
+                block->rematrixing_flags[bnd] = 1;
+            else
+                block->rematrixing_flags[bnd] = 0;
+
+            /* determine if new rematrixing flags will be sent */
+            if (blk &&
+                block->rematrixing_flags[bnd] != block0->rematrixing_flags[bnd]) {
+                block->new_rematrixing_strategy = 1;
+            }
+        }
+        block0 = block;
+    }
+}
+
+
+/**
+ * Apply stereo rematrixing to coefficients based on rematrixing flags.
+ */
+static void apply_rematrixing(AC3EncodeContext *s)
+{
+    int nb_coefs;
+    int blk, bnd, i;
+    int start, end;
+    uint8_t *flags;
+
+    if (s->rematrixing == AC3_REMATRIXING_NONE)
+        return;
+
+    nb_coefs = FFMIN(s->nb_coefs[0], s->nb_coefs[1]);
+
+    for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
+        AC3Block *block = &s->blocks[blk];
+        if (block->new_rematrixing_strategy)
+            flags = block->rematrixing_flags;
+        for (bnd = 0; bnd < s->num_rematrixing_bands; bnd++) {
+            if (flags[bnd]) {
+                start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
+                end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
+                for (i = start; i < end; i++) {
+                    int32_t lt = block->fixed_coef[0][i];
+                    int32_t rt = block->fixed_coef[1][i];
+                    block->fixed_coef[0][i] = (lt + rt) >> 1;
+                    block->fixed_coef[1][i] = (lt - rt) >> 1;
+                }
+            }
         }
     }
 }
@@ -280,28 +536,13 @@ static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
  */
 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
 {
-    int blk, ch, i;
+    int blk, ch;
 
     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
         for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
-            uint8_t *exp   = block->exp[ch];
-            CoefType *coef = block->mdct_coef[ch];
-            int exp_shift  = block->exp_shift[ch];
-            for (i = 0; i < AC3_MAX_COEFS; i++) {
-                int e;
-                int v = abs(SCALE_COEF(coef[i]));
-                if (v == 0)
-                    e = 24;
-                else {
-                    e = 23 - av_log2(v) + exp_shift;
-                    if (e >= 24) {
-                        e = 24;
-                        coef[i] = 0;
-                    }
-                }
-                exp[i] = e;
-            }
+            s->ac3dsp.extract_exponents(block->exp[ch], block->fixed_coef[ch],
+                                        AC3_MAX_COEFS);
         }
     }
 }
@@ -311,14 +552,14 @@ static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
  * Exponent Difference Threshold.
  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
  */
-#define EXP_DIFF_THRESHOLD 1000
+#define EXP_DIFF_THRESHOLD 500
 
 
 /**
  * Calculate exponent strategies for all blocks in a single channel.
  */
 static void compute_exp_strategy_ch(AC3EncodeContext *s, uint8_t *exp_strategy,
-                                    uint8_t **exp)
+                                    uint8_t *exp)
 {
     int blk, blk1;
     int exp_diff;
@@ -326,14 +567,15 @@ static void compute_exp_strategy_ch(AC3EncodeContext *s, uint8_t *exp_strategy,
     /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
        reused in the next frame */
     exp_strategy[0] = EXP_NEW;
+    exp += AC3_MAX_COEFS;
     for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
-        exp_diff = s->dsp.sad[0](NULL, exp[blk], exp[blk-1], 16, 16);
+        exp_diff = s->dsp.sad[0](NULL, exp, exp - AC3_MAX_COEFS, 16, 16);
         if (exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
             exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
         else
             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
+        exp += AC3_MAX_COEFS;
     }
-    emms_c();
 
     /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
        recoded, we use a coarse encoding */
@@ -359,41 +601,16 @@ static void compute_exp_strategy_ch(AC3EncodeContext *s, uint8_t *exp_strategy,
  */
 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
 {
-    uint8_t *exp1[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS];
-    uint8_t exp_str1[AC3_MAX_CHANNELS][AC3_MAX_BLOCKS];
     int ch, blk;
 
     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
-        for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
-            exp1[ch][blk]     = s->blocks[blk].exp[ch];
-            exp_str1[ch][blk] = s->blocks[blk].exp_strategy[ch];
-        }
-
-        compute_exp_strategy_ch(s, exp_str1[ch], exp1[ch]);
-
-        for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
-            s->blocks[blk].exp_strategy[ch] = exp_str1[ch][blk];
+        compute_exp_strategy_ch(s, s->exp_strategy[ch], s->blocks[0].exp[ch]);
     }
     if (s->lfe_on) {
         ch = s->lfe_channel;
-        s->blocks[0].exp_strategy[ch] = EXP_D15;
+        s->exp_strategy[ch][0] = EXP_D15;
         for (blk = 1; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++)
-            s->blocks[blk].exp_strategy[ch] = EXP_REUSE;
-    }
-}
-
-
-/**
- * Set each encoded exponent in a block to the minimum of itself and the
- * exponent in the same frequency bin of a following block.
- * exp[i] = min(exp[i], exp1[i]
- */
-static void exponent_min(uint8_t *exp, uint8_t *exp1, int n)
-{
-    int i;
-    for (i = 0; i < n; i++) {
-        if (exp1[i] < exp[i])
-            exp[i] = exp1[i];
+            s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
     }
 }
 
@@ -472,31 +689,35 @@ static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp, int nb_exps, int exp_strategy)
  */
 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
 {
-    int blk, blk1, blk2, ch;
-    AC3Block *block, *block1, *block2;
+    int blk, blk1, ch;
+    uint8_t *exp, *exp_strategy;
+    int nb_coefs, num_reuse_blocks;
 
     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
+        exp          = s->blocks[0].exp[ch];
+        exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
+        nb_coefs     = s->nb_coefs[ch];
+
         blk = 0;
-        block = &s->blocks[0];
         while (blk < AC3_MAX_BLOCKS) {
             blk1 = blk + 1;
-            block1 = block + 1;
-            /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
-            while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && block1->exp_strategy[ch] == EXP_REUSE) {
-                exponent_min(block->exp[ch], block1->exp[ch], s->nb_coefs[ch]);
+
+            /* count the number of EXP_REUSE blocks after the current block
+               and set exponent reference block pointers */
+            s->blocks[blk].exp_ref_block[ch] = &s->blocks[blk];
+            while (blk1 < AC3_MAX_BLOCKS && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE) {
+                s->blocks[blk1].exp_ref_block[ch] = &s->blocks[blk];
                 blk1++;
-                block1++;
-            }
-            encode_exponents_blk_ch(block->exp[ch], s->nb_coefs[ch],
-                                    block->exp_strategy[ch]);
-            /* copy encoded exponents for reuse case */
-            block2 = block + 1;
-            for (blk2 = blk+1; blk2 < blk1; blk2++, block2++) {
-                memcpy(block2->exp[ch], block->exp[ch],
-                       s->nb_coefs[ch] * sizeof(uint8_t));
             }
+            num_reuse_blocks = blk1 - blk - 1;
+
+            /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
+            s->ac3dsp.ac3_exponent_min(exp, num_reuse_blocks, nb_coefs);
+
+            encode_exponents_blk_ch(exp, nb_coefs, exp_strategy[blk]);
+
+            exp += AC3_MAX_COEFS * (num_reuse_blocks + 1);
             blk = blk1;
-            block = block1;
         }
     }
 }
@@ -519,11 +740,11 @@ static void group_exponents(AC3EncodeContext *s)
     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
-            if (block->exp_strategy[ch] == EXP_REUSE) {
+            int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
+            if (exp_strategy == EXP_REUSE)
                 continue;
-            }
-            group_size = block->exp_strategy[ch] + (block->exp_strategy[ch] == EXP_D45);
-            nb_groups = exponent_group_tab[block->exp_strategy[ch]-1][s->nb_coefs[ch]];
+            group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
+            nb_groups = exponent_group_tab[exp_strategy-1][s->nb_coefs[ch]];
             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
             p = block->exp[ch];
 
@@ -538,16 +759,19 @@ static void group_exponents(AC3EncodeContext *s)
                 exp1   = p[0];
                 p     += group_size;
                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
+                av_assert2(delta0 >= 0 && delta0 <= 4);
 
                 exp0   = exp1;
                 exp1   = p[0];
                 p     += group_size;
                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
+                av_assert2(delta1 >= 0 && delta1 <= 4);
 
                 exp0   = exp1;
                 exp1   = p[0];
                 p     += group_size;
                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
+                av_assert2(delta2 >= 0 && delta2 <= 4);
 
                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
             }
@@ -572,6 +796,8 @@ static void process_exponents(AC3EncodeContext *s)
     encode_exponents(s);
 
     group_exponents(s);
+
+    emms_c();
 }
 
 
@@ -588,7 +814,6 @@ static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
     /* assumptions:
      *   no dynamic range codes
      *   no channel coupling
-     *   no rematrixing
      *   bit allocation parameters do not change between blocks
      *   SNR offsets do not change between blocks
      *   no delta bit allocation
@@ -605,8 +830,6 @@ static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
         frame_bits += s->fbw_channels * 2 + 2; /* blksw * c, dithflag * c, dynrnge, cplstre */
         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
             frame_bits++; /* rematstr */
-            if (!blk)
-                frame_bits += 4;
         }
         frame_bits += 2 * s->fbw_channels; /* chexpstr[2] * c */
         if (s->lfe_on)
@@ -645,7 +868,7 @@ static void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
     s->fast_decay_code = 1;
     s->slow_gain_code  = 1;
     s->db_per_bit_code = 3;
-    s->floor_code      = 4;
+    s->floor_code      = 7;
     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
         s->fast_gain_code[ch] = 4;
 
@@ -672,13 +895,28 @@ static void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
  */
 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
 {
+    AC3EncOptions *opt = &s->options;
     int blk, ch;
     int frame_bits = 0;
 
+    if (opt->audio_production_info)
+        frame_bits += 7;
+    if (s->bitstream_id == 6) {
+        if (opt->extended_bsi_1)
+            frame_bits += 14;
+        if (opt->extended_bsi_2)
+            frame_bits += 14;
+    }
+
     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
-        uint8_t *exp_strategy = s->blocks[blk].exp_strategy;
+        /* stereo rematrixing */
+        if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO &&
+            s->blocks[blk].new_rematrixing_strategy) {
+            frame_bits += s->num_rematrixing_bands;
+        }
+
         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
-            if (exp_strategy[ch] != EXP_REUSE)
+            if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE)
                 frame_bits += 6 + 2; /* chbwcod[6], gainrng[2] */
         }
     }
@@ -686,31 +924,6 @@ static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
 }
 
 
-/**
- * Calculate the number of bits needed to encode a set of mantissas.
- */
-static int compute_mantissa_size(int mant_cnt[5], uint8_t *bap, int nb_coefs)
-{
-    int bits, b, i;
-
-    bits = 0;
-    for (i = 0; i < nb_coefs; i++) {
-        b = bap[i];
-        if (b <= 4) {
-            // bap=1 to bap=4 will be counted in compute_mantissa_size_final
-            mant_cnt[b]++;
-        } else if (b <= 13) {
-            // bap=5 to bap=13 use (bap-1) bits
-            bits += b - 1;
-        } else {
-            // bap=14 uses 14 bits and bap=15 uses 16 bits
-            bits += (b == 14) ? 14 : 16;
-        }
-    }
-    return bits;
-}
-
-
 /**
  * Finalize the mantissa bit count by adding in the grouped mantissas.
  */
@@ -741,7 +954,7 @@ static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
             /* We only need psd and mask for calculating bap.
                Since we currently do not calculate bap when exponent
                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
-            if (block->exp_strategy[ch] != EXP_REUSE) {
+            if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], 0,
                                           s->nb_coefs[ch],
                                           block->psd[ch], block->band_psd[ch]);
@@ -792,7 +1005,7 @@ static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
     reset_block_bap(s);
     mantissa_bits = 0;
     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
-        AC3Block *block = &s->blocks[blk];
+        AC3Block *block;
         // initialize grouped mantissa counts. these are set so that they are
         // padded to the next whole group size when bits are counted in
         // compute_mantissa_size_final
@@ -804,15 +1017,14 @@ static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
                whenever we reuse exponents. */
-            if (block->exp_strategy[ch] == EXP_REUSE) {
-                memcpy(block->bap[ch], s->blocks[blk-1].bap[ch], AC3_MAX_COEFS);
-            } else {
-                ff_ac3_bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch], 0,
+            block = s->blocks[blk].exp_ref_block[ch];
+            if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
+                s->ac3dsp.bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch], 0,
                                           s->nb_coefs[ch], snr_offset,
                                           s->bit_alloc.floor, ff_ac3_bap_tab,
                                           block->bap[ch]);
             }
-            mantissa_bits += compute_mantissa_size(mant_cnt, block->bap[ch], s->nb_coefs[ch]);
+            mantissa_bits += s->ac3dsp.compute_mantissa_size(mant_cnt, block->bap[ch], s->nb_coefs[ch]);
         }
         mantissa_bits += compute_mantissa_size_final(mant_cnt);
     }
@@ -831,6 +1043,7 @@ static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
     int snr_offset, snr_incr;
 
     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
+    av_assert2(bits_left >= 0);
 
     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
 
@@ -880,16 +1093,16 @@ static int downgrade_exponents(AC3EncodeContext *s)
 
     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
         for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk >= 0; blk--) {
-            if (s->blocks[blk].exp_strategy[ch] == EXP_D15) {
-                s->blocks[blk].exp_strategy[ch] = EXP_D25;
+            if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_D15) {
+                s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_D25;
                 return 0;
             }
         }
     }
     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
         for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk >= 0; blk--) {
-            if (s->blocks[blk].exp_strategy[ch] == EXP_D25) {
-                s->blocks[blk].exp_strategy[ch] = EXP_D45;
+            if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_D25) {
+                s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_D45;
                 return 0;
             }
         }
@@ -898,8 +1111,8 @@ static int downgrade_exponents(AC3EncodeContext *s)
         /* block 0 cannot reuse exponents, so only downgrade D45 to REUSE if
            the block number > 0 */
         for (blk = AC3_MAX_BLOCKS-1; blk > 0; blk--) {
-            if (s->blocks[blk].exp_strategy[ch] > EXP_REUSE) {
-                s->blocks[blk].exp_strategy[ch] = EXP_REUSE;
+            if (s->exp_strategy[ch][blk] > EXP_REUSE) {
+                s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
                 return 0;
             }
         }
@@ -976,18 +1189,8 @@ static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
  */
 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
 {
-    int v;
-
-    if (c >= 0) {
-        v = (levels * (c << e)) >> 24;
-        v = (v + 1) >> 1;
-        v = (levels >> 1) + v;
-    } else {
-        v = (levels * ((-c) << e)) >> 24;
-        v = (v + 1) >> 1;
-        v = (levels >> 1) - v;
-    }
-    assert(v >= 0 && v < levels);
+    int v = (((levels * c) >> (24 - e)) + levels) >> 1;
+    av_assert2(v >= 0 && v < levels);
     return v;
 }
 
@@ -1009,7 +1212,7 @@ static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
     m = (1 << (qbits-1));
     if (v >= m)
         v = m - 1;
-    assert(v >= -m);
+    av_assert2(v >= -m);
     return v & ((1 << qbits)-1);
 }
 
@@ -1017,16 +1220,16 @@ static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
 /**
  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
  */
-static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3EncodeContext *s, CoefType *mdct_coef,
-                                      int8_t exp_shift, uint8_t *exp,
+static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3Mant *s, int32_t *fixed_coef,
+                                      uint8_t *exp,
                                       uint8_t *bap, uint16_t *qmant, int n)
 {
     int i;
 
     for (i = 0; i < n; i++) {
         int v;
-        int c = SCALE_COEF(mdct_coef[i]);
-        int e = exp[i] - exp_shift;
+        int c = fixed_coef[i];
+        int e = exp[i];
         int b = bap[i];
         switch (b) {
         case 0:
@@ -1118,12 +1321,13 @@ static void quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
 
     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
-        s->mant1_cnt  = s->mant2_cnt  = s->mant4_cnt  = 0;
-        s->qmant1_ptr = s->qmant2_ptr = s->qmant4_ptr = NULL;
+        AC3Block *ref_block;
+        AC3Mant m = { 0 };
 
         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
-            quantize_mantissas_blk_ch(s, block->mdct_coef[ch], block->exp_shift[ch],
-                                      block->exp[ch], block->bap[ch],
+            ref_block = block->exp_ref_block[ch];
+            quantize_mantissas_blk_ch(&m, block->fixed_coef[ch],
+                                      ref_block->exp[ch], ref_block->bap[ch],
                                       block->qmant[ch], s->nb_coefs[ch]);
         }
     }
@@ -1135,6 +1339,8 @@ static void quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
  */
 static void output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
 {
+    AC3EncOptions *opt = &s->options;
+
     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
@@ -1143,20 +1349,43 @@ static void output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
-        put_bits(&s->pb, 2, 1);     /* XXX -4.5 dB */
+        put_bits(&s->pb, 2, s->center_mix_level);
     if (s->channel_mode & 0x04)
-        put_bits(&s->pb, 2, 1);     /* XXX -6 dB */
+        put_bits(&s->pb, 2, s->surround_mix_level);
     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
-        put_bits(&s->pb, 2, 0);     /* surround not indicated */
+        put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_mode);
     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
-    put_bits(&s->pb, 5, 31);        /* dialog norm: -31 db */
+    put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);
     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
-    put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no audio production info */
-    put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no copyright */
-    put_bits(&s->pb, 1, 1);         /* original bitstream */
+    put_bits(&s->pb, 1, opt->audio_production_info);
+    if (opt->audio_production_info) {
+        put_bits(&s->pb, 5, opt->mixing_level - 80);
+        put_bits(&s->pb, 2, opt->room_type);
+    }
+    put_bits(&s->pb, 1, opt->copyright);
+    put_bits(&s->pb, 1, opt->original);
+    if (s->bitstream_id == 6) {
+        /* alternate bit stream syntax */
+        put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_1);
+        if (opt->extended_bsi_1) {
+            put_bits(&s->pb, 2, opt->preferred_stereo_downmix);
+            put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_center_mix_level);
+            put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_surround_mix_level);
+            put_bits(&s->pb, 3, s->loro_center_mix_level);
+            put_bits(&s->pb, 3, s->loro_surround_mix_level);
+        }
+        put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_2);
+        if (opt->extended_bsi_2) {
+            put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_ex_mode);
+            put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_headphone_mode);
+            put_bits(&s->pb, 1, opt->ad_converter_type);
+            put_bits(&s->pb, 9, 0);     /* xbsi2 and encinfo : reserved */
+        }
+    } else {
     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
+    }
     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
 }
 
@@ -1164,10 +1393,10 @@ static void output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
 /**
  * Write one audio block to the output bitstream.
  */
-static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int block_num)
+static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int blk)
 {
     int ch, i, baie, rbnd;
-    AC3Block *block = &s->blocks[block_num];
+    AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 
     /* block switching */
     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
@@ -1181,7 +1410,7 @@ static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int block_num)
     put_bits(&s->pb, 1, 0);
 
     /* channel coupling */
-    if (!block_num) {
+    if (!blk) {
         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* coupling strategy present */
         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no coupling strategy */
     } else {
@@ -1190,28 +1419,23 @@ static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int block_num)
 
     /* stereo rematrixing */
     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
-        if (!block_num) {
-            /* first block must define rematrixing (rematstr) */
-            put_bits(&s->pb, 1, 1);
-
-            /* dummy rematrixing rematflg(1:4)=0 */
-            for (rbnd = 0; rbnd < 4; rbnd++)
-                put_bits(&s->pb, 1, 0);
-        } else {
-            /* no matrixing (but should be used in the future) */
-            put_bits(&s->pb, 1, 0);
+        put_bits(&s->pb, 1, block->new_rematrixing_strategy);
+        if (block->new_rematrixing_strategy) {
+            /* rematrixing flags */
+            for (rbnd = 0; rbnd < s->num_rematrixing_bands; rbnd++)
+                put_bits(&s->pb, 1, block->rematrixing_flags[rbnd]);
         }
     }
 
     /* exponent strategy */
     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
-        put_bits(&s->pb, 2, block->exp_strategy[ch]);
+        put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
     if (s->lfe_on)
-        put_bits(&s->pb, 1, block->exp_strategy[s->lfe_channel]);
+        put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
 
     /* bandwidth */
     for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++) {
-        if (block->exp_strategy[ch] != EXP_REUSE)
+        if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE)
             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code[ch]);
     }
 
@@ -1219,14 +1443,14 @@ static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int block_num)
     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
         int nb_groups;
 
-        if (block->exp_strategy[ch] == EXP_REUSE)
+        if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE)
             continue;
 
         /* DC exponent */
         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0]);
 
         /* exponent groups */
-        nb_groups = exponent_group_tab[block->exp_strategy[ch]-1][s->nb_coefs[ch]];
+        nb_groups = exponent_group_tab[s->exp_strategy[ch][blk]-1][s->nb_coefs[ch]];
         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
 
@@ -1236,7 +1460,7 @@ static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int block_num)
     }
 
     /* bit allocation info */
-    baie = (block_num == 0);
+    baie = (blk == 0);
     put_bits(&s->pb, 1, baie);
     if (baie) {
         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
@@ -1262,9 +1486,10 @@ static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int block_num)
     /* mantissas */
     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
         int b, q;
+        AC3Block *ref_block = block->exp_ref_block[ch];
         for (i = 0; i < s->nb_coefs[ch]; i++) {
             q = block->qmant[ch][i];
-            b = block->bap[ch][i];
+            b = ref_block->bap[ch][i];
             switch (b) {
             case 0:                                         break;
             case 1: if (q != 128) put_bits(&s->pb,   5, q); break;
@@ -1327,10 +1552,11 @@ static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
     frame_size_58 = ((s->frame_size >> 2) + (s->frame_size >> 4)) << 1;
 
     /* pad the remainder of the frame with zeros */
+    av_assert2(s->frame_size * 8 - put_bits_count(&s->pb) >= 18);
     flush_put_bits(&s->pb);
     frame = s->pb.buf;
     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
-    assert(pad_bytes >= 0);
+    av_assert2(pad_bytes >= 0);
     if (pad_bytes > 0)
         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
 
@@ -1373,6 +1599,268 @@ static void output_frame(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
 }
 
 
+static void dprint_options(AVCodecContext *avctx)
+{
+#ifdef DEBUG
+    AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
+    AC3EncOptions *opt = &s->options;
+    char strbuf[32];
+
+    switch (s->bitstream_id) {
+    case  6:  strncpy(strbuf, "AC-3 (alt syntax)", 32);      break;
+    case  8:  strncpy(strbuf, "AC-3 (standard)", 32);        break;
+    case  9:  strncpy(strbuf, "AC-3 (dnet half-rate)", 32);  break;
+    case 10:  strncpy(strbuf, "AC-3 (dnet quater-rate", 32); break;
+    default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR");
+    }
+    av_dlog(avctx, "bitstream_id: %s (%d)\n", strbuf, s->bitstream_id);
+    av_dlog(avctx, "sample_fmt: %s\n", av_get_sample_fmt_name(avctx->sample_fmt));
+    av_get_channel_layout_string(strbuf, 32, s->channels, avctx->channel_layout);
+    av_dlog(avctx, "channel_layout: %s\n", strbuf);
+    av_dlog(avctx, "sample_rate: %d\n", s->sample_rate);
+    av_dlog(avctx, "bit_rate: %d\n", s->bit_rate);
+    if (s->cutoff)
+        av_dlog(avctx, "cutoff: %d\n", s->cutoff);
+
+    av_dlog(avctx, "per_frame_metadata: %s\n",
+            opt->allow_per_frame_metadata?"on":"off");
+    if (s->has_center)
+        av_dlog(avctx, "center_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->center_mix_level,
+                s->center_mix_level);
+    else
+        av_dlog(avctx, "center_mixlev: {not written}\n");
+    if (s->has_surround)
+        av_dlog(avctx, "surround_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->surround_mix_level,
+                s->surround_mix_level);
+    else
+        av_dlog(avctx, "surround_mixlev: {not written}\n");
+    if (opt->audio_production_info) {
+        av_dlog(avctx, "mixing_level: %ddB\n", opt->mixing_level);
+        switch (opt->room_type) {
+        case 0:  strncpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
+        case 1:  strncpy(strbuf, "large", 32);        break;
+        case 2:  strncpy(strbuf, "small", 32);        break;
+        default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->room_type);
+        }
+        av_dlog(avctx, "room_type: %s\n", strbuf);
+    } else {
+        av_dlog(avctx, "mixing_level: {not written}\n");
+        av_dlog(avctx, "room_type: {not written}\n");
+    }
+    av_dlog(avctx, "copyright: %s\n", opt->copyright?"on":"off");
+    av_dlog(avctx, "dialnorm: %ddB\n", opt->dialogue_level);
+    if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
+        switch (opt->dolby_surround_mode) {
+        case 0:  strncpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
+        case 1:  strncpy(strbuf, "on", 32);           break;
+        case 2:  strncpy(strbuf, "off", 32);          break;
+        default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_mode);
+        }
+        av_dlog(avctx, "dsur_mode: %s\n", strbuf);
+    } else {
+        av_dlog(avctx, "dsur_mode: {not written}\n");
+    }
+    av_dlog(avctx, "original: %s\n", opt->original?"on":"off");
+
+    if (s->bitstream_id == 6) {
+        if (opt->extended_bsi_1) {
+            switch (opt->preferred_stereo_downmix) {
+            case 0:  strncpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
+            case 1:  strncpy(strbuf, "ltrt", 32);         break;
+            case 2:  strncpy(strbuf, "loro", 32);         break;
+            default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->preferred_stereo_downmix);
+            }
+            av_dlog(avctx, "dmix_mode: %s\n", strbuf);
+            av_dlog(avctx, "ltrt_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
+                    opt->ltrt_center_mix_level, s->ltrt_center_mix_level);
+            av_dlog(avctx, "ltrt_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
+                    opt->ltrt_surround_mix_level, s->ltrt_surround_mix_level);
+            av_dlog(avctx, "loro_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
+                    opt->loro_center_mix_level, s->loro_center_mix_level);
+            av_dlog(avctx, "loro_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
+                    opt->loro_surround_mix_level, s->loro_surround_mix_level);
+        } else {
+            av_dlog(avctx, "extended bitstream info 1: {not written}\n");
+        }
+        if (opt->extended_bsi_2) {
+            switch (opt->dolby_surround_ex_mode) {
+            case 0:  strncpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
+            case 1:  strncpy(strbuf, "on", 32);           break;
+            case 2:  strncpy(strbuf, "off", 32);          break;
+            default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_ex_mode);
+            }
+            av_dlog(avctx, "dsurex_mode: %s\n", strbuf);
+            switch (opt->dolby_headphone_mode) {
+            case 0:  strncpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
+            case 1:  strncpy(strbuf, "on", 32);           break;
+            case 2:  strncpy(strbuf, "off", 32);          break;
+            default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_headphone_mode);
+            }
+            av_dlog(avctx, "dheadphone_mode: %s\n", strbuf);
+
+            switch (opt->ad_converter_type) {
+            case 0:  strncpy(strbuf, "standard", 32); break;
+            case 1:  strncpy(strbuf, "hdcd", 32);     break;
+            default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->ad_converter_type);
+            }
+            av_dlog(avctx, "ad_conv_type: %s\n", strbuf);
+        } else {
+            av_dlog(avctx, "extended bitstream info 2: {not written}\n");
+        }
+    }
+#endif
+}
+
+
+#define FLT_OPTION_THRESHOLD 0.01
+
+static int validate_float_option(float v, const float *v_list, int v_list_size)
+{
+    int i;
+
+    for (i = 0; i < v_list_size; i++) {
+        if (v < (v_list[i] + FLT_OPTION_THRESHOLD) &&
+            v > (v_list[i] - FLT_OPTION_THRESHOLD))
+            break;
+    }
+    if (i == v_list_size)
+        return -1;
+
+    return i;
+}
+
+
+static void validate_mix_level(void *log_ctx, const char *opt_name,
+                               float *opt_param, const float *list,
+                               int list_size, int default_value, int min_value,
+                               int *ctx_param)
+{
+    int mixlev = validate_float_option(*opt_param, list, list_size);
+    if (mixlev < min_value) {
+        mixlev = default_value;
+        if (*opt_param >= 0.0) {
+            av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "requested %s is not valid. using "
+                   "default value: %0.3f\n", opt_name, list[mixlev]);
+        }
+    }
+    *opt_param = list[mixlev];
+    *ctx_param = mixlev;
+}
+
+
+/**
+ * Validate metadata options as set by AVOption system.
+ * These values can optionally be changed per-frame.
+ */
+static int validate_metadata(AVCodecContext *avctx)
+{
+    AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
+    AC3EncOptions *opt = &s->options;
+
+    /* validate mixing levels */
+    if (s->has_center) {
+        validate_mix_level(avctx, "center_mix_level", &opt->center_mix_level,
+                           cmixlev_options, CMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
+                           &s->center_mix_level);
+    }
+    if (s->has_surround) {
+        validate_mix_level(avctx, "surround_mix_level", &opt->surround_mix_level,
+                           surmixlev_options, SURMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
+                           &s->surround_mix_level);
+    }
+
+    /* set audio production info flag */
+    if (opt->mixing_level >= 0 || opt->room_type >= 0) {
+        if (opt->mixing_level < 0) {
+            av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "mixing_level must be set if "
+                   "room_type is set\n");
+            return AVERROR(EINVAL);
+        }
+        if (opt->mixing_level < 80) {
+            av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mixing level. must be between "
+                   "80dB and 111dB\n");
+            return AVERROR(EINVAL);
+        }
+        /* default room type */
+        if (opt->room_type < 0)
+            opt->room_type = 0;
+        opt->audio_production_info = 1;
+    } else {
+        opt->audio_production_info = 0;
+    }
+
+    /* set extended bsi 1 flag */
+    if ((s->has_center || s->has_surround) &&
+        (opt->preferred_stereo_downmix >= 0 ||
+         opt->ltrt_center_mix_level   >= 0 ||
+         opt->ltrt_surround_mix_level >= 0 ||
+         opt->loro_center_mix_level   >= 0 ||
+         opt->loro_surround_mix_level >= 0)) {
+        /* default preferred stereo downmix */
+        if (opt->preferred_stereo_downmix < 0)
+            opt->preferred_stereo_downmix = 0;
+        /* validate Lt/Rt center mix level */
+        validate_mix_level(avctx, "ltrt_center_mix_level",
+                           &opt->ltrt_center_mix_level, extmixlev_options,
+                           EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
+                           &s->ltrt_center_mix_level);
+        /* validate Lt/Rt surround mix level */
+        validate_mix_level(avctx, "ltrt_surround_mix_level",
+                           &opt->ltrt_surround_mix_level, extmixlev_options,
+                           EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
+                           &s->ltrt_surround_mix_level);
+        /* validate Lo/Ro center mix level */
+        validate_mix_level(avctx, "loro_center_mix_level",
+                           &opt->loro_center_mix_level, extmixlev_options,
+                           EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
+                           &s->loro_center_mix_level);
+        /* validate Lo/Ro surround mix level */
+        validate_mix_level(avctx, "loro_surround_mix_level",
+                           &opt->loro_surround_mix_level, extmixlev_options,
+                           EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
+                           &s->loro_surround_mix_level);
+        opt->extended_bsi_1 = 1;
+    } else {
+        opt->extended_bsi_1 = 0;
+    }
+
+    /* set extended bsi 2 flag */
+    if (opt->dolby_surround_ex_mode >= 0 ||
+        opt->dolby_headphone_mode   >= 0 ||
+        opt->ad_converter_type      >= 0) {
+        /* default dolby surround ex mode */
+        if (opt->dolby_surround_ex_mode < 0)
+            opt->dolby_surround_ex_mode = 0;
+        /* default dolby headphone mode */
+        if (opt->dolby_headphone_mode < 0)
+            opt->dolby_headphone_mode = 0;
+        /* default A/D converter type */
+        if (opt->ad_converter_type < 0)
+            opt->ad_converter_type = 0;
+        opt->extended_bsi_2 = 1;
+    } else {
+        opt->extended_bsi_2 = 0;
+    }
+
+    /* set bitstream id for alternate bitstream syntax */
+    if (opt->extended_bsi_1 || opt->extended_bsi_2) {
+        if (s->bitstream_id > 8 && s->bitstream_id < 11) {
+            static int warn_once = 1;
+            if (warn_once) {
+                av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "alternate bitstream syntax is "
+                       "not compatible with reduced samplerates. writing of "
+                       "extended bitstream information will be disabled.\n");
+                warn_once = 0;
+            }
+        } else {
+            s->bitstream_id = 6;
+        }
+    }
+
+    return 0;
+}
+
+
 /**
  * Encode a single AC-3 frame.
  */
@@ -1383,6 +1871,12 @@ static int ac3_encode_frame(AVCodecContext *avctx, unsigned char *frame,
     const SampleType *samples = data;
     int ret;
 
+    if (s->options.allow_per_frame_metadata) {
+        ret = validate_metadata(avctx);
+        if (ret)
+            return ret;
+    }
+
     if (s->bit_alloc.sr_code == 1)
         adjust_frame_size(s);
 
@@ -1390,6 +1884,12 @@ static int ac3_encode_frame(AVCodecContext *avctx, unsigned char *frame,
 
     apply_mdct(s);
 
+    scale_coefficients(s);
+
+    compute_rematrixing_strategy(s);
+
+    apply_rematrixing(s);
+
     process_exponents(s);
 
     ret = compute_bit_allocation(s);
@@ -1420,6 +1920,7 @@ static av_cold int ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
     av_freep(&s->bap_buffer);
     av_freep(&s->bap1_buffer);
     av_freep(&s->mdct_coef_buffer);
+    av_freep(&s->fixed_coef_buffer);
     av_freep(&s->exp_buffer);
     av_freep(&s->grouped_exp_buffer);
     av_freep(&s->psd_buffer);
@@ -1430,6 +1931,7 @@ static av_cold int ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
         av_freep(&block->bap);
         av_freep(&block->mdct_coef);
+        av_freep(&block->fixed_coef);
         av_freep(&block->exp);
         av_freep(&block->grouped_exp);
         av_freep(&block->psd);
@@ -1483,6 +1985,8 @@ static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
     default:
         return AVERROR(EINVAL);
     }
+    s->has_center   = (s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO;
+    s->has_surround =  s->channel_mode & 0x04;
 
     s->channel_map  = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
     *channel_layout = ch_layout;
@@ -1521,6 +2025,7 @@ static av_cold int validate_options(AVCodecContext *avctx, AC3EncodeContext *s)
     s->sample_rate        = avctx->sample_rate;
     s->bit_alloc.sr_shift = i % 3;
     s->bit_alloc.sr_code  = i / 3;
+    s->bitstream_id       = 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
 
     /* validate bit rate */
     for (i = 0; i < 19; i++) {
@@ -1543,6 +2048,22 @@ static av_cold int validate_options(AVCodecContext *avctx, AC3EncodeContext *s)
     if (s->cutoff > (s->sample_rate >> 1))
         s->cutoff = s->sample_rate >> 1;
 
+    /* validate audio service type / channels combination */
+    if ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE &&
+         avctx->channels == 1) ||
+        ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_COMMENTARY ||
+          avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_EMERGENCY  ||
+          avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_VOICE_OVER)
+         && avctx->channels > 1)) {
+        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid audio service type for the "
+                                    "specified number of channels\n");
+        return AVERROR(EINVAL);
+    }
+
+    ret = validate_metadata(avctx);
+    if (ret)
+        return ret;
+
     return 0;
 }
 
@@ -1563,9 +2084,7 @@ static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s)
         bw_code        = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
     } else {
         /* use default bandwidth setting */
-        /* XXX: should compute the bandwidth according to the frame
-           size, so that we avoid annoying high frequency artifacts */
-        bw_code = 50;
+        bw_code = ac3_bandwidth_tab[s->fbw_channels-1][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
     }
 
     /* set number of coefficients for each channel */
@@ -1628,14 +2147,37 @@ static av_cold int allocate_buffers(AVCodecContext *avctx)
                           alloc_fail);
 
         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
+            /* arrangement: block, channel, coeff */
             block->bap[ch]         = &s->bap_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
-            block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * s->channels + ch)];
             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * s->channels + ch)];
             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * s->channels + ch)];
             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
+
+            /* arrangement: channel, block, coeff */
+            block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (AC3_MAX_BLOCKS * ch + blk)];
+        }
+    }
+
+    if (CONFIG_AC3ENC_FLOAT) {
+        FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->fixed_coef_buffer, AC3_MAX_BLOCKS * s->channels *
+                         AC3_MAX_COEFS * sizeof(*s->fixed_coef_buffer), alloc_fail);
+        for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
+            AC3Block *block = &s->blocks[blk];
+            FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, s->channels *
+                              sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
+            for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
+                block->fixed_coef[ch] = &s->fixed_coef_buffer[AC3_MAX_COEFS * (blk * s->channels + ch)];
+        }
+    } else {
+        for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
+            AC3Block *block = &s->blocks[blk];
+            FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, s->channels *
+                              sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
+            for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
+                block->fixed_coef[ch] = (int32_t *)block->mdct_coef[ch];
         }
     }
 
@@ -1655,14 +2197,15 @@ static av_cold int ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 
     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
 
-    ac3_common_init();
+    ff_ac3_common_init();
 
     ret = validate_options(avctx, s);
     if (ret)
         return ret;
 
-    s->bitstream_id   = 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
-    s->bitstream_mode = 0; /* complete main audio service */
+    s->bitstream_mode = avctx->audio_service_type;
+    if (s->bitstream_mode == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE)
+        s->bitstream_mode = 0x7;
 
     s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
     s->bits_written    = 0;
@@ -1679,6 +2222,8 @@ static av_cold int ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 
     set_bandwidth(s);
 
+    rematrixing_init(s);
+
     exponent_init(s);
 
     bit_alloc_init(s);
@@ -1694,6 +2239,9 @@ static av_cold int ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 
     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
+    ff_ac3dsp_init(&s->ac3dsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
+
+    dprint_options(avctx);
 
     return 0;
 init_fail: