src/third_party/ffmpeg/libavcodec/ac3enc.c

   1 /*
   2  * The simplest AC-3 encoder
   3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard
   4  * Copyright (c) 2006-2010 Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
   5  * Copyright (c) 2006-2010 Prakash Punnoor <prakash@punnoor.de>
   6  *
   7  * This file is part of FFmpeg.
   8  *
   9  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  11  * License as published by the Free Software Foundation; either
  12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  22  */
  23
  24 /**
  25  * @file
  26  * The simplest AC-3 encoder.
  27  */
  28
  29 #include <stdint.h>
  30
  31 #include "libavutil/attributes.h"
  32 #include "libavutil/avassert.h"
  33 #include "libavutil/avstring.h"
  34 #include "libavutil/channel_layout.h"
  35 #include "libavutil/crc.h"
  36 #include "libavutil/internal.h"
  37 #include "libavutil/opt.h"
  38 #include "avcodec.h"
  39 #include "me_cmp.h"
  40 #include "put_bits.h"
  41 #include "audiodsp.h"
  42 #include "ac3dsp.h"
  43 #include "ac3.h"
  44 #include "fft.h"
  45 #include "ac3enc.h"
  46 #include "eac3enc.h"
  47
  48 typedef struct AC3Mant {
  49     int16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr; ///< mantissa pointers for bap=1,2,4
  50     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;    ///< mantissa counts for bap=1,2,4
  51 } AC3Mant;
  52
  53 #define CMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
  54 static const float cmixlev_options[CMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  55     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB
  56 };
  57
  58 #define SURMIXLEV_NUM_OPTIONS 3
  59 static const float surmixlev_options[SURMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  60     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
  61 };
  62
  63 #define EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS 8
  64 static const float extmixlev_options[EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS] = {
  65     LEVEL_PLUS_3DB,  LEVEL_PLUS_1POINT5DB,  LEVEL_ONE,       LEVEL_MINUS_4POINT5DB,
  66     LEVEL_MINUS_3DB, LEVEL_MINUS_4POINT5DB, LEVEL_MINUS_6DB, LEVEL_ZERO
  67 };
  68
  69
  70 /**
  71  * LUT for number of exponent groups.
  72  * exponent_group_tab[coupling][exponent strategy-1][number of coefficients]
  73  */
  74 static uint8_t exponent_group_tab[2][3][256];
  75
  76
  77 /**
  78  * List of supported channel layouts.
  79  */
  80 const uint64_t ff_ac3_channel_layouts[19] = {
  81      AV_CH_LAYOUT_MONO,
  82      AV_CH_LAYOUT_STEREO,
  83      AV_CH_LAYOUT_2_1,
  84      AV_CH_LAYOUT_SURROUND,
  85      AV_CH_LAYOUT_2_2,
  86      AV_CH_LAYOUT_QUAD,
  87      AV_CH_LAYOUT_4POINT0,
  88      AV_CH_LAYOUT_5POINT0,
  89      AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
  90     (AV_CH_LAYOUT_MONO     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  91     (AV_CH_LAYOUT_STEREO   | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  92     (AV_CH_LAYOUT_2_1      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  93     (AV_CH_LAYOUT_SURROUND | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  94     (AV_CH_LAYOUT_2_2      | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  95     (AV_CH_LAYOUT_QUAD     | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  96     (AV_CH_LAYOUT_4POINT0  | AV_CH_LOW_FREQUENCY),
  97      AV_CH_LAYOUT_5POINT1,
  98      AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
  99      0
 100 };
 101
 102
 103 /**
 104  * LUT to select the bandwidth code based on the bit rate, sample rate, and
 105  * number of full-bandwidth channels.
 106  * bandwidth_tab[fbw_channels-1][sample rate code][bit rate code]
 107  */
 108 static const uint8_t ac3_bandwidth_tab[5][3][19] = {
 109 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
 110
 111     { {  0,  0,  0, 12, 16, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 112       {  0,  0,  0, 16, 20, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 113       {  0,  0,  0, 32, 40, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 114
 115     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 116       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 24, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 117       {  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 44, 52, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 118
 119     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 24, 32, 40, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 120       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  4, 20, 28, 36, 44, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 121       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 20, 40, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 122
 123     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 32, 48, 48, 48, 48, 48, 48 },
 124       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16, 28, 36, 56, 56, 56, 56, 56, 56 },
 125       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 32, 48, 60, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } },
 126
 127     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  8, 20, 32, 40, 48, 48, 48, 48 },
 128       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 12, 24, 36, 44, 56, 56, 56, 56 },
 129       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 28, 44, 60, 60, 60, 60, 60, 60 } }
 130 };
 131
 132
 133 /**
 134  * LUT to select the coupling start band based on the bit rate, sample rate, and
 135  * number of full-bandwidth channels. -1 = coupling off
 136  * ac3_coupling_start_tab[channel_mode-2][sample rate code][bit rate code]
 137  *
 138  * TODO: more testing for optimal parameters.
 139  *       multi-channel tests at 44.1kHz and 32kHz.
 140  */
 141 static const int8_t ac3_coupling_start_tab[6][3][19] = {
 142 //      32  40  48  56  64  80  96 112 128 160 192 224 256 320 384 448 512 576 640
 143
 144     // 2/0
 145     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  1,  7,  8, 11, 12, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
 146       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  3,  5,  7, 10, 12, 13, -1, -1, -1, -1, -1, -1 },
 147       {  0,  0,  0,  0,  1,  2,  2,  9, 13, 15, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 148
 149     // 3/0
 150     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 151       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 152       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 153
 154     // 2/1 - untested
 155     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 156       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  2,  2,  6,  9, 11, 12, 13, -1, -1, -1, -1 },
 157       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 158
 159     // 3/1
 160     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 161       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 162       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 163
 164     // 2/2 - untested
 165     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 166       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  3,  2, 10, 11, 11, 12, 12, 14, -1 },
 167       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 168
 169     // 3/2
 170     { {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
 171       {  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  6,  8, 11, 12, 12, -1, -1 },
 172       { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1 } },
 173 };
 174
 175
 176 /**
 177  * Adjust the frame size to make the average bit rate match the target bit rate.
 178  * This is only needed for 11025, 22050, and 44100 sample rates or any E-AC-3.
 179  *
 180  * @param s  AC-3 encoder private context
 181  */
 182 void ff_ac3_adjust_frame_size(AC3EncodeContext *s)
 183 {
 184     while (s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
 185         s->bits_written    -= s->bit_rate;
 186         s->samples_written -= s->sample_rate;
 187     }
 188     s->frame_size = s->frame_size_min +
 189                     2 * (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
 190     s->bits_written    += s->frame_size * 8;
 191     s->samples_written += AC3_BLOCK_SIZE * s->num_blocks;
 192 }
 193
 194
 195 /**
 196  * Set the initial coupling strategy parameters prior to coupling analysis.
 197  *
 198  * @param s  AC-3 encoder private context
 199  */
 200 void ff_ac3_compute_coupling_strategy(AC3EncodeContext *s)
 201 {
 202     int blk, ch;
 203     int got_cpl_snr;
 204     int num_cpl_blocks;
 205
 206     /* set coupling use flags for each block/channel */
 207     /* TODO: turn coupling on/off and adjust start band based on bit usage */
 208     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 209         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 210         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 211             block->channel_in_cpl[ch] = s->cpl_on;
 212     }
 213
 214     /* enable coupling for each block if at least 2 channels have coupling
 215        enabled for that block */
 216     got_cpl_snr = 0;
 217     num_cpl_blocks = 0;
 218     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 219         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 220         block->num_cpl_channels = 0;
 221         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 222             block->num_cpl_channels += block->channel_in_cpl[ch];
 223         block->cpl_in_use = block->num_cpl_channels > 1;
 224         num_cpl_blocks += block->cpl_in_use;
 225         if (!block->cpl_in_use) {
 226             block->num_cpl_channels = 0;
 227             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
 228                 block->channel_in_cpl[ch] = 0;
 229         }
 230
 231         block->new_cpl_strategy = !blk;
 232         if (blk) {
 233             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 234                 if (block->channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
 235                     block->new_cpl_strategy = 1;
 236                     break;
 237                 }
 238             }
 239         }
 240         block->new_cpl_leak = block->new_cpl_strategy;
 241
 242         if (!blk || (block->cpl_in_use && !got_cpl_snr)) {
 243             block->new_snr_offsets = 1;
 244             if (block->cpl_in_use)
 245                 got_cpl_snr = 1;
 246         } else {
 247             block->new_snr_offsets = 0;
 248         }
 249     }
 250     if (!num_cpl_blocks)
 251         s->cpl_on = 0;
 252
 253     /* set bandwidth for each channel */
 254     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 255         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 256         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 257             if (block->channel_in_cpl[ch])
 258                 block->end_freq[ch] = s->start_freq[CPL_CH];
 259             else
 260                 block->end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
 261         }
 262     }
 263 }
 264
 265
 266 /**
 267  * Apply stereo rematrixing to coefficients based on rematrixing flags.
 268  *
 269  * @param s  AC-3 encoder private context
 270  */
 271 void ff_ac3_apply_rematrixing(AC3EncodeContext *s)
 272 {
 273     int nb_coefs;
 274     int blk, bnd, i;
 275     int start, end;
 276     uint8_t *flags = NULL;
 277
 278     if (!s->rematrixing_enabled)
 279         return;
 280
 281     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 282         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 283         if (block->new_rematrixing_strategy)
 284             flags = block->rematrixing_flags;
 285         nb_coefs = FFMIN(block->end_freq[1], block->end_freq[2]);
 286         for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++) {
 287             if (flags[bnd]) {
 288                 start = ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd];
 289                 end   = FFMIN(nb_coefs, ff_ac3_rematrix_band_tab[bnd+1]);
 290                 for (i = start; i < end; i++) {
 291                     int32_t lt = block->fixed_coef[1][i];
 292                     int32_t rt = block->fixed_coef[2][i];
 293                     block->fixed_coef[1][i] = (lt + rt) >> 1;
 294                     block->fixed_coef[2][i] = (lt - rt) >> 1;
 295                 }
 296             }
 297         }
 298     }
 299 }
 300
 301
 302 /*
 303  * Initialize exponent tables.
 304  */
 305 static av_cold void exponent_init(AC3EncodeContext *s)
 306 {
 307     int expstr, i, grpsize;
 308
 309     for (expstr = EXP_D15-1; expstr <= EXP_D45-1; expstr++) {
 310         grpsize = 3 << expstr;
 311         for (i = 12; i < 256; i++) {
 312             exponent_group_tab[0][expstr][i] = (i + grpsize - 4) / grpsize;
 313             exponent_group_tab[1][expstr][i] = (i              ) / grpsize;
 314         }
 315     }
 316     /* LFE */
 317     exponent_group_tab[0][0][7] = 2;
 318
 319     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
 320         ff_eac3_exponent_init();
 321 }
 322
 323
 324 /*
 325  * Extract exponents from the MDCT coefficients.
 326  */
 327 static void extract_exponents(AC3EncodeContext *s)
 328 {
 329     int ch        = !s->cpl_on;
 330     int chan_size = AC3_MAX_COEFS * s->num_blocks * (s->channels - ch + 1);
 331     AC3Block *block = &s->blocks[0];
 332
 333     s->ac3dsp.extract_exponents(block->exp[ch], block->fixed_coef[ch], chan_size);
 334 }
 335
 336
 337 /**
 338  * Exponent Difference Threshold.
 339  * New exponents are sent if their SAD exceed this number.
 340  */
 341 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 500
 342
 343 /**
 344  * Table used to select exponent strategy based on exponent reuse block interval.
 345  */
 346 static const uint8_t exp_strategy_reuse_tab[4][6] = {
 347     { EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 348     { EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 349     { EXP_D25, EXP_D25, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 },
 350     { EXP_D45, EXP_D25, EXP_D25, EXP_D15, EXP_D15, EXP_D15 }
 351 };
 352
 353 /*
 354  * Calculate exponent strategies for all channels.
 355  * Array arrangement is reversed to simplify the per-channel calculation.
 356  */
 357 static void compute_exp_strategy(AC3EncodeContext *s)
 358 {
 359     int ch, blk, blk1;
 360
 361     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 362         uint8_t *exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
 363         uint8_t *exp          = s->blocks[0].exp[ch];
 364         int exp_diff;
 365
 366         /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
 367            reused in the next frame */
 368         exp_strategy[0] = EXP_NEW;
 369         exp += AC3_MAX_COEFS;
 370         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++, exp += AC3_MAX_COEFS) {
 371             if (ch == CPL_CH) {
 372                 if (!s->blocks[blk-1].cpl_in_use) {
 373                     exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 374                     continue;
 375                 } else if (!s->blocks[blk].cpl_in_use) {
 376                     exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 377                     continue;
 378                 }
 379             } else if (s->blocks[blk].channel_in_cpl[ch] != s->blocks[blk-1].channel_in_cpl[ch]) {
 380                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 381                 continue;
 382             }
 383             exp_diff = s->mecc.sad[0](NULL, exp, exp - AC3_MAX_COEFS, 16, 16);
 384             exp_strategy[blk] = EXP_REUSE;
 385             if (ch == CPL_CH && exp_diff > (EXP_DIFF_THRESHOLD * (s->blocks[blk].end_freq[ch] - s->start_freq[ch]) / AC3_MAX_COEFS))
 386                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 387             else if (ch > CPL_CH && exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
 388                 exp_strategy[blk] = EXP_NEW;
 389         }
 390
 391         /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
 392            recoded, we use a coarse encoding */
 393         blk = 0;
 394         while (blk < s->num_blocks) {
 395             blk1 = blk + 1;
 396             while (blk1 < s->num_blocks && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE)
 397                 blk1++;
 398             exp_strategy[blk] = exp_strategy_reuse_tab[s->num_blks_code][blk1-blk-1];
 399             blk = blk1;
 400         }
 401     }
 402     if (s->lfe_on) {
 403         ch = s->lfe_channel;
 404         s->exp_strategy[ch][0] = EXP_D15;
 405         for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++)
 406             s->exp_strategy[ch][blk] = EXP_REUSE;
 407     }
 408
 409     /* for E-AC-3, determine frame exponent strategy */
 410     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
 411         ff_eac3_get_frame_exp_strategy(s);
 412 }
 413
 414
 415 /**
 416  * Update the exponents so that they are the ones the decoder will decode.
 417  *
 418  * @param[in,out] exp   array of exponents for 1 block in 1 channel
 419  * @param nb_exps       number of exponents in active bandwidth
 420  * @param exp_strategy  exponent strategy for the block
 421  * @param cpl           indicates if the block is in the coupling channel
 422  */
 423 static void encode_exponents_blk_ch(uint8_t *exp, int nb_exps, int exp_strategy,
 424                                     int cpl)
 425 {
 426     int nb_groups, i, k;
 427
 428     nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_exps] * 3;
 429
 430     /* for each group, compute the minimum exponent */
 431     switch(exp_strategy) {
 432     case EXP_D25:
 433         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
 434             uint8_t exp_min = exp[k];
 435             if (exp[k+1] < exp_min)
 436                 exp_min = exp[k+1];
 437             exp[i-cpl] = exp_min;
 438             k += 2;
 439         }
 440         break;
 441     case EXP_D45:
 442         for (i = 1, k = 1-cpl; i <= nb_groups; i++) {
 443             uint8_t exp_min = exp[k];
 444             if (exp[k+1] < exp_min)
 445                 exp_min = exp[k+1];
 446             if (exp[k+2] < exp_min)
 447                 exp_min = exp[k+2];
 448             if (exp[k+3] < exp_min)
 449                 exp_min = exp[k+3];
 450             exp[i-cpl] = exp_min;
 451             k += 4;
 452         }
 453         break;
 454     }
 455
 456     /* constraint for DC exponent */
 457     if (!cpl && exp[0] > 15)
 458         exp[0] = 15;
 459
 460     /* decrease the delta between each groups to within 2 so that they can be
 461        differentially encoded */
 462     for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
 463         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i-1] + 2);
 464     i--;
 465     while (--i >= 0)
 466         exp[i] = FFMIN(exp[i], exp[i+1] + 2);
 467
 468     if (cpl)
 469         exp[-1] = exp[0] & ~1;
 470
 471     /* now we have the exponent values the decoder will see */
 472     switch (exp_strategy) {
 473     case EXP_D25:
 474         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 2)-cpl; i > 0; i--) {
 475             uint8_t exp1 = exp[i-cpl];
 476             exp[k--] = exp1;
 477             exp[k--] = exp1;
 478         }
 479         break;
 480     case EXP_D45:
 481         for (i = nb_groups, k = (nb_groups * 4)-cpl; i > 0; i--) {
 482             exp[k] = exp[k-1] = exp[k-2] = exp[k-3] = exp[i-cpl];
 483             k -= 4;
 484         }
 485         break;
 486     }
 487 }
 488
 489
 490 /*
 491  * Encode exponents from original extracted form to what the decoder will see.
 492  * This copies and groups exponents based on exponent strategy and reduces
 493  * deltas between adjacent exponent groups so that they can be differentially
 494  * encoded.
 495  */
 496 static void encode_exponents(AC3EncodeContext *s)
 497 {
 498     int blk, blk1, ch, cpl;
 499     uint8_t *exp, *exp_strategy;
 500     int nb_coefs, num_reuse_blocks;
 501
 502     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++) {
 503         exp          = s->blocks[0].exp[ch] + s->start_freq[ch];
 504         exp_strategy = s->exp_strategy[ch];
 505
 506         cpl = (ch == CPL_CH);
 507         blk = 0;
 508         while (blk < s->num_blocks) {
 509             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 510             if (cpl && !block->cpl_in_use) {
 511                 exp += AC3_MAX_COEFS;
 512                 blk++;
 513                 continue;
 514             }
 515             nb_coefs = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
 516             blk1 = blk + 1;
 517
 518             /* count the number of EXP_REUSE blocks after the current block
 519                and set exponent reference block numbers */
 520             s->exp_ref_block[ch][blk] = blk;
 521             while (blk1 < s->num_blocks && exp_strategy[blk1] == EXP_REUSE) {
 522                 s->exp_ref_block[ch][blk1] = blk;
 523                 blk1++;
 524             }
 525             num_reuse_blocks = blk1 - blk - 1;
 526
 527             /* for the EXP_REUSE case we select the min of the exponents */
 528             s->ac3dsp.ac3_exponent_min(exp-s->start_freq[ch], num_reuse_blocks,
 529                                        AC3_MAX_COEFS);
 530
 531             encode_exponents_blk_ch(exp, nb_coefs, exp_strategy[blk], cpl);
 532
 533             exp += AC3_MAX_COEFS * (num_reuse_blocks + 1);
 534             blk = blk1;
 535         }
 536     }
 537
 538     /* reference block numbers have been changed, so reset ref_bap_set */
 539     s->ref_bap_set = 0;
 540 }
 541
 542
 543 /*
 544  * Count exponent bits based on bandwidth, coupling, and exponent strategies.
 545  */
 546 static int count_exponent_bits(AC3EncodeContext *s)
 547 {
 548     int blk, ch;
 549     int nb_groups, bit_count;
 550
 551     bit_count = 0;
 552     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 553         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 554         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 555             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
 556             int cpl          = (ch == CPL_CH);
 557             int nb_coefs     = block->end_freq[ch] - s->start_freq[ch];
 558
 559             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
 560                 continue;
 561
 562             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][nb_coefs];
 563             bit_count += 4 + (nb_groups * 7);
 564         }
 565     }
 566
 567     return bit_count;
 568 }
 569
 570
 571 /**
 572  * Group exponents.
 573  * 3 delta-encoded exponents are in each 7-bit group. The number of groups
 574  * varies depending on exponent strategy and bandwidth.
 575  *
 576  * @param s  AC-3 encoder private context
 577  */
 578 void ff_ac3_group_exponents(AC3EncodeContext *s)
 579 {
 580     int blk, ch, i, cpl;
 581     int group_size, nb_groups;
 582     uint8_t *p;
 583     int delta0, delta1, delta2;
 584     int exp0, exp1;
 585
 586     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 587         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 588         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 589             int exp_strategy = s->exp_strategy[ch][blk];
 590             if (exp_strategy == EXP_REUSE)
 591                 continue;
 592             cpl = (ch == CPL_CH);
 593             group_size = exp_strategy + (exp_strategy == EXP_D45);
 594             nb_groups = exponent_group_tab[cpl][exp_strategy-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
 595             p = block->exp[ch] + s->start_freq[ch] - cpl;
 596
 597             /* DC exponent */
 598             exp1 = *p++;
 599             block->grouped_exp[ch][0] = exp1;
 600
 601             /* remaining exponents are delta encoded */
 602             for (i = 1; i <= nb_groups; i++) {
 603                 /* merge three delta in one code */
 604                 exp0   = exp1;
 605                 exp1   = p[0];
 606                 p     += group_size;
 607                 delta0 = exp1 - exp0 + 2;
 608                 av_assert2(delta0 >= 0 && delta0 <= 4);
 609
 610                 exp0   = exp1;
 611                 exp1   = p[0];
 612                 p     += group_size;
 613                 delta1 = exp1 - exp0 + 2;
 614                 av_assert2(delta1 >= 0 && delta1 <= 4);
 615
 616                 exp0   = exp1;
 617                 exp1   = p[0];
 618                 p     += group_size;
 619                 delta2 = exp1 - exp0 + 2;
 620                 av_assert2(delta2 >= 0 && delta2 <= 4);
 621
 622                 block->grouped_exp[ch][i] = ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2;
 623             }
 624         }
 625     }
 626 }
 627
 628
 629 /**
 630  * Calculate final exponents from the supplied MDCT coefficients and exponent shift.
 631  * Extract exponents from MDCT coefficients, calculate exponent strategies,
 632  * and encode final exponents.
 633  *
 634  * @param s  AC-3 encoder private context
 635  */
 636 void ff_ac3_process_exponents(AC3EncodeContext *s)
 637 {
 638     extract_exponents(s);
 639
 640     compute_exp_strategy(s);
 641
 642     encode_exponents(s);
 643
 644     emms_c();
 645 }
 646
 647
 648 /*
 649  * Count frame bits that are based solely on fixed parameters.
 650  * This only has to be run once when the encoder is initialized.
 651  */
 652 static void count_frame_bits_fixed(AC3EncodeContext *s)
 653 {
 654     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
 655     int blk;
 656     int frame_bits;
 657
 658     /* assumptions:
 659      *   no dynamic range codes
 660      *   bit allocation parameters do not change between blocks
 661      *   no delta bit allocation
 662      *   no skipped data
 663      *   no auxiliary data
 664      *   no E-AC-3 metadata
 665      */
 666
 667     /* header */
 668     frame_bits = 16; /* sync info */
 669     if (s->eac3) {
 670         /* bitstream info header */
 671         frame_bits += 35;
 672         frame_bits += 1 + 1;
 673         if (s->num_blocks != 0x6)
 674             frame_bits++;
 675         frame_bits++;
 676         /* audio frame header */
 677         if (s->num_blocks == 6)
 678             frame_bits += 2;
 679         frame_bits += 10;
 680         /* exponent strategy */
 681         if (s->use_frame_exp_strategy)
 682             frame_bits += 5 * s->fbw_channels;
 683         else
 684             frame_bits += s->num_blocks * 2 * s->fbw_channels;
 685         if (s->lfe_on)
 686             frame_bits += s->num_blocks;
 687         /* converter exponent strategy */
 688         if (s->num_blks_code != 0x3)
 689             frame_bits++;
 690         else
 691             frame_bits += s->fbw_channels * 5;
 692         /* snr offsets */
 693         frame_bits += 10;
 694         /* block start info */
 695         if (s->num_blocks != 1)
 696             frame_bits++;
 697     } else {
 698         frame_bits += 49;
 699         frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
 700     }
 701
 702     /* audio blocks */
 703     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 704         if (!s->eac3) {
 705             /* block switch flags */
 706             frame_bits += s->fbw_channels;
 707
 708             /* dither flags */
 709             frame_bits += s->fbw_channels;
 710         }
 711
 712         /* dynamic range */
 713         frame_bits++;
 714
 715         /* spectral extension */
 716         if (s->eac3)
 717             frame_bits++;
 718
 719         if (!s->eac3) {
 720             /* exponent strategy */
 721             frame_bits += 2 * s->fbw_channels;
 722             if (s->lfe_on)
 723                 frame_bits++;
 724
 725             /* bit allocation params */
 726             frame_bits++;
 727             if (!blk)
 728                 frame_bits += 2 + 2 + 2 + 2 + 3;
 729         }
 730
 731         /* converter snr offset */
 732         if (s->eac3)
 733             frame_bits++;
 734
 735         if (!s->eac3) {
 736             /* delta bit allocation */
 737             frame_bits++;
 738
 739             /* skipped data */
 740             frame_bits++;
 741         }
 742     }
 743
 744     /* auxiliary data */
 745     frame_bits++;
 746
 747     /* CRC */
 748     frame_bits += 1 + 16;
 749
 750     s->frame_bits_fixed = frame_bits;
 751 }
 752
 753
 754 /*
 755  * Initialize bit allocation.
 756  * Set default parameter codes and calculate parameter values.
 757  */
 758 static av_cold void bit_alloc_init(AC3EncodeContext *s)
 759 {
 760     int ch;
 761
 762     /* init default parameters */
 763     s->slow_decay_code = 2;
 764     s->fast_decay_code = 1;
 765     s->slow_gain_code  = 1;
 766     s->db_per_bit_code = s->eac3 ? 2 : 3;
 767     s->floor_code      = 7;
 768     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++)
 769         s->fast_gain_code[ch] = 4;
 770
 771     /* initial snr offset */
 772     s->coarse_snr_offset = 40;
 773
 774     /* compute real values */
 775     /* currently none of these values change during encoding, so we can just
 776        set them once at initialization */
 777     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 778     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->bit_alloc.sr_shift;
 779     s->bit_alloc.slow_gain  = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
 780     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
 781     s->bit_alloc.floor      = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
 782     s->bit_alloc.cpl_fast_leak = 0;
 783     s->bit_alloc.cpl_slow_leak = 0;
 784
 785     count_frame_bits_fixed(s);
 786 }
 787
 788
 789 /*
 790  * Count the bits used to encode the frame, minus exponents and mantissas.
 791  * Bits based on fixed parameters have already been counted, so now we just
 792  * have to add the bits based on parameters that change during encoding.
 793  */
 794 static void count_frame_bits(AC3EncodeContext *s)
 795 {
 796     AC3EncOptions *opt = &s->options;
 797     int blk, ch;
 798     int frame_bits = 0;
 799
 800     /* header */
 801     if (s->eac3) {
 802         if (opt->eac3_mixing_metadata) {
 803             if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_STEREO)
 804                 frame_bits += 2;
 805             if (s->has_center)
 806                 frame_bits += 6;
 807             if (s->has_surround)
 808                 frame_bits += 6;
 809             frame_bits += s->lfe_on;
 810             frame_bits += 1 + 1 + 2;
 811             if (s->channel_mode < AC3_CHMODE_STEREO)
 812                 frame_bits++;
 813             frame_bits++;
 814         }
 815         if (opt->eac3_info_metadata) {
 816             frame_bits += 3 + 1 + 1;
 817             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 818                 frame_bits += 2 + 2;
 819             if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R)
 820                 frame_bits += 2;
 821             frame_bits++;
 822             if (opt->audio_production_info)
 823                 frame_bits += 5 + 2 + 1;
 824             frame_bits++;
 825         }
 826         /* coupling */
 827         if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_MONO) {
 828             frame_bits++;
 829             for (blk = 1; blk < s->num_blocks; blk++) {
 830                 AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 831                 frame_bits++;
 832                 if (block->new_cpl_strategy)
 833                     frame_bits++;
 834             }
 835         }
 836         /* coupling exponent strategy */
 837         if (s->cpl_on) {
 838             if (s->use_frame_exp_strategy) {
 839                 frame_bits += 5 * s->cpl_on;
 840             } else {
 841                 for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
 842                     frame_bits += 2 * s->blocks[blk].cpl_in_use;
 843             }
 844         }
 845     } else {
 846         if (opt->audio_production_info)
 847             frame_bits += 7;
 848         if (s->bitstream_id == 6) {
 849             if (opt->extended_bsi_1)
 850                 frame_bits += 14;
 851             if (opt->extended_bsi_2)
 852                 frame_bits += 14;
 853         }
 854     }
 855
 856     /* audio blocks */
 857     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 858         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 859
 860         /* coupling strategy */
 861         if (!s->eac3)
 862             frame_bits++;
 863         if (block->new_cpl_strategy) {
 864             if (!s->eac3)
 865                 frame_bits++;
 866             if (block->cpl_in_use) {
 867                 if (s->eac3)
 868                     frame_bits++;
 869                 if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO)
 870                     frame_bits += s->fbw_channels;
 871                 if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 872                     frame_bits++;
 873                 frame_bits += 4 + 4;
 874                 if (s->eac3)
 875                     frame_bits++;
 876                 else
 877                     frame_bits += s->num_cpl_subbands - 1;
 878             }
 879         }
 880
 881         /* coupling coordinates */
 882         if (block->cpl_in_use) {
 883             for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 884                 if (block->channel_in_cpl[ch]) {
 885                     if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords[ch] != 2)
 886                         frame_bits++;
 887                     if (block->new_cpl_coords[ch]) {
 888                         frame_bits += 2;
 889                         frame_bits += (4 + 4) * s->num_cpl_bands;
 890                     }
 891                 }
 892             }
 893         }
 894
 895         /* stereo rematrixing */
 896         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
 897             if (!s->eac3 || blk > 0)
 898                 frame_bits++;
 899             if (s->blocks[blk].new_rematrixing_strategy)
 900                 frame_bits += block->num_rematrixing_bands;
 901         }
 902
 903         /* bandwidth codes & gain range */
 904         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
 905             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
 906                 if (!block->channel_in_cpl[ch])
 907                     frame_bits += 6;
 908                 frame_bits += 2;
 909             }
 910         }
 911
 912         /* coupling exponent strategy */
 913         if (!s->eac3 && block->cpl_in_use)
 914             frame_bits += 2;
 915
 916         /* snr offsets and fast gain codes */
 917         if (!s->eac3) {
 918             frame_bits++;
 919             if (block->new_snr_offsets)
 920                 frame_bits += 6 + (s->channels + block->cpl_in_use) * (4 + 3);
 921         }
 922
 923         /* coupling leak info */
 924         if (block->cpl_in_use) {
 925             if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
 926                 frame_bits++;
 927             if (block->new_cpl_leak)
 928                 frame_bits += 3 + 3;
 929         }
 930     }
 931
 932     s->frame_bits = s->frame_bits_fixed + frame_bits;
 933 }
 934
 935
 936 /*
 937  * Calculate masking curve based on the final exponents.
 938  * Also calculate the power spectral densities to use in future calculations.
 939  */
 940 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s)
 941 {
 942     int blk, ch;
 943
 944     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
 945         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
 946         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
 947             /* We only need psd and mask for calculating bap.
 948                Since we currently do not calculate bap when exponent
 949                strategy is EXP_REUSE we do not need to calculate psd or mask. */
 950             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
 951                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(block->exp[ch], s->start_freq[ch],
 952                                           block->end_freq[ch], block->psd[ch],
 953                                           block->band_psd[ch]);
 954                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, block->band_psd[ch],
 955                                            s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
 956                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
 957                                            ch == s->lfe_channel,
 958                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
 959                                            block->mask[ch]);
 960             }
 961         }
 962     }
 963 }
 964
 965
 966 /*
 967  * Ensure that bap for each block and channel point to the current bap_buffer.
 968  * They may have been switched during the bit allocation search.
 969  */
 970 static void reset_block_bap(AC3EncodeContext *s)
 971 {
 972     int blk, ch;
 973     uint8_t *ref_bap;
 974
 975     if (s->ref_bap[0][0] == s->bap_buffer && s->ref_bap_set)
 976         return;
 977
 978     ref_bap = s->bap_buffer;
 979     for (ch = 0; ch <= s->channels; ch++) {
 980         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
 981             s->ref_bap[ch][blk] = ref_bap + AC3_MAX_COEFS * s->exp_ref_block[ch][blk];
 982         ref_bap += AC3_MAX_COEFS * s->num_blocks;
 983     }
 984     s->ref_bap_set = 1;
 985 }
 986
 987
 988 /**
 989  * Initialize mantissa counts.
 990  * These are set so that they are padded to the next whole group size when bits
 991  * are counted in compute_mantissa_size.
 992  *
 993  * @param[in,out] mant_cnt  running counts for each bap value for each block
 994  */
 995 static void count_mantissa_bits_init(uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16])
 996 {
 997     int blk;
 998
 999     for (blk = 0; blk < AC3_MAX_BLOCKS; blk++) {
1000         memset(mant_cnt[blk], 0, sizeof(mant_cnt[blk]));
1001         mant_cnt[blk][1] = mant_cnt[blk][2] = 2;
1002         mant_cnt[blk][4] = 1;
1003     }
1004 }
1005
1006
1007 /**
1008  * Update mantissa bit counts for all blocks in 1 channel in a given bandwidth
1009  * range.
1010  *
1011  * @param s                 AC-3 encoder private context
1012  * @param ch                channel index
1013  * @param[in,out] mant_cnt  running counts for each bap value for each block
1014  * @param start             starting coefficient bin
1015  * @param end               ending coefficient bin
1016  */
1017 static void count_mantissa_bits_update_ch(AC3EncodeContext *s, int ch,
1018                                           uint16_t mant_cnt[AC3_MAX_BLOCKS][16],
1019                                           int start, int end)
1020 {
1021     int blk;
1022
1023     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1024         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1025         if (ch == CPL_CH && !block->cpl_in_use)
1026             continue;
1027         s->ac3dsp.update_bap_counts(mant_cnt[blk],
1028                                     s->ref_bap[ch][blk] + start,
1029                                     FFMIN(end, block->end_freq[ch]) - start);
1030     }
1031 }
1032
1033
1034 /*
1035  * Count the number of mantissa bits in the frame based on the bap values.
1036  */
1037 static int count_mantissa_bits(AC3EncodeContext *s)
1038 {
1039     int ch, max_end_freq;
1040     LOCAL_ALIGNED_16(uint16_t, mant_cnt, [AC3_MAX_BLOCKS], [16]);
1041
1042     count_mantissa_bits_init(mant_cnt);
1043
1044     max_end_freq = s->bandwidth_code * 3 + 73;
1045     for (ch = !s->cpl_enabled; ch <= s->channels; ch++)
1046         count_mantissa_bits_update_ch(s, ch, mant_cnt, s->start_freq[ch],
1047                                       max_end_freq);
1048
1049     return s->ac3dsp.compute_mantissa_size(mant_cnt);
1050 }
1051
1052
1053 /**
1054  * Run the bit allocation with a given SNR offset.
1055  * This calculates the bit allocation pointers that will be used to determine
1056  * the quantization of each mantissa.
1057  *
1058  * @param s           AC-3 encoder private context
1059  * @param snr_offset  SNR offset, 0 to 1023
1060  * @return the number of bits needed for mantissas if the given SNR offset is
1061  *         is used.
1062  */
1063 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s, int snr_offset)
1064 {
1065     int blk, ch;
1066
1067     snr_offset = (snr_offset - 240) << 2;
1068
1069     reset_block_bap(s);
1070     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1071         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1072
1073         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1074             /* Currently the only bit allocation parameters which vary across
1075                blocks within a frame are the exponent values.  We can take
1076                advantage of that by reusing the bit allocation pointers
1077                whenever we reuse exponents. */
1078             if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE) {
1079                 s->ac3dsp.bit_alloc_calc_bap(block->mask[ch], block->psd[ch],
1080                                              s->start_freq[ch], block->end_freq[ch],
1081                                              snr_offset, s->bit_alloc.floor,
1082                                              ff_ac3_bap_tab, s->ref_bap[ch][blk]);
1083             }
1084         }
1085     }
1086     return count_mantissa_bits(s);
1087 }
1088
1089
1090 /*
1091  * Constant bitrate bit allocation search.
1092  * Find the largest SNR offset that will allow data to fit in the frame.
1093  */
1094 static int cbr_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1095 {
1096     int ch;
1097     int bits_left;
1098     int snr_offset, snr_incr;
1099
1100     bits_left = 8 * s->frame_size - (s->frame_bits + s->exponent_bits);
1101     if (bits_left < 0)
1102         return AVERROR(EINVAL);
1103
1104     snr_offset = s->coarse_snr_offset << 4;
1105
1106     /* if previous frame SNR offset was 1023, check if current frame can also
1107        use SNR offset of 1023. if so, skip the search. */
1108     if ((snr_offset | s->fine_snr_offset[1]) == 1023) {
1109         if (bit_alloc(s, 1023) <= bits_left)
1110             return 0;
1111     }
1112
1113     while (snr_offset >= 0 &&
1114            bit_alloc(s, snr_offset) > bits_left) {
1115         snr_offset -= 64;
1116     }
1117     if (snr_offset < 0)
1118         return AVERROR(EINVAL);
1119
1120     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1121     for (snr_incr = 64; snr_incr > 0; snr_incr >>= 2) {
1122         while (snr_offset + snr_incr <= 1023 &&
1123                bit_alloc(s, snr_offset + snr_incr) <= bits_left) {
1124             snr_offset += snr_incr;
1125             FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1126         }
1127     }
1128     FFSWAP(uint8_t *, s->bap_buffer, s->bap1_buffer);
1129     reset_block_bap(s);
1130
1131     s->coarse_snr_offset = snr_offset >> 4;
1132     for (ch = !s->cpl_on; ch <= s->channels; ch++)
1133         s->fine_snr_offset[ch] = snr_offset & 0xF;
1134
1135     return 0;
1136 }
1137
1138
1139 /*
1140  * Perform bit allocation search.
1141  * Finds the SNR offset value that maximizes quality and fits in the specified
1142  * frame size.  Output is the SNR offset and a set of bit allocation pointers
1143  * used to quantize the mantissas.
1144  */
1145 int ff_ac3_compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s)
1146 {
1147     count_frame_bits(s);
1148
1149     s->exponent_bits = count_exponent_bits(s);
1150
1151     bit_alloc_masking(s);
1152
1153     return cbr_bit_allocation(s);
1154 }
1155
1156
1157 /**
1158  * Symmetric quantization on 'levels' levels.
1159  *
1160  * @param c       unquantized coefficient
1161  * @param e       exponent
1162  * @param levels  number of quantization levels
1163  * @return        quantized coefficient
1164  */
1165 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
1166 {
1167     int v = (((levels * c) >> (24 - e)) + levels) >> 1;
1168     av_assert2(v >= 0 && v < levels);
1169     return v;
1170 }
1171
1172
1173 /**
1174  * Asymmetric quantization on 2^qbits levels.
1175  *
1176  * @param c      unquantized coefficient
1177  * @param e      exponent
1178  * @param qbits  number of quantization bits
1179  * @return       quantized coefficient
1180  */
1181 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
1182 {
1183     int m;
1184
1185     c = (((c << e) >> (24 - qbits)) + 1) >> 1;
1186     m = (1 << (qbits-1));
1187     if (c >= m)
1188         c = m - 1;
1189     av_assert2(c >= -m);
1190     return c;
1191 }
1192
1193
1194 /**
1195  * Quantize a set of mantissas for a single channel in a single block.
1196  *
1197  * @param s           Mantissa count context
1198  * @param fixed_coef  unquantized fixed-point coefficients
1199  * @param exp         exponents
1200  * @param bap         bit allocation pointer indices
1201  * @param[out] qmant  quantized coefficients
1202  * @param start_freq  starting coefficient bin
1203  * @param end_freq    ending coefficient bin
1204  */
1205 static void quantize_mantissas_blk_ch(AC3Mant *s, int32_t *fixed_coef,
1206                                       uint8_t *exp, uint8_t *bap,
1207                                       int16_t *qmant, int start_freq,
1208                                       int end_freq)
1209 {
1210     int i;
1211
1212     for (i = start_freq; i < end_freq; i++) {
1213         int c = fixed_coef[i];
1214         int e = exp[i];
1215         int v = bap[i];
1216         if (v)
1217         switch (v) {
1218         case 1:
1219             v = sym_quant(c, e, 3);
1220             switch (s->mant1_cnt) {
1221             case 0:
1222                 s->qmant1_ptr = &qmant[i];
1223                 v = 9 * v;
1224                 s->mant1_cnt = 1;
1225                 break;
1226             case 1:
1227                 *s->qmant1_ptr += 3 * v;
1228                 s->mant1_cnt = 2;
1229                 v = 128;
1230                 break;
1231             default:
1232                 *s->qmant1_ptr += v;
1233                 s->mant1_cnt = 0;
1234                 v = 128;
1235                 break;
1236             }
1237             break;
1238         case 2:
1239             v = sym_quant(c, e, 5);
1240             switch (s->mant2_cnt) {
1241             case 0:
1242                 s->qmant2_ptr = &qmant[i];
1243                 v = 25 * v;
1244                 s->mant2_cnt = 1;
1245                 break;
1246             case 1:
1247                 *s->qmant2_ptr += 5 * v;
1248                 s->mant2_cnt = 2;
1249                 v = 128;
1250                 break;
1251             default:
1252                 *s->qmant2_ptr += v;
1253                 s->mant2_cnt = 0;
1254                 v = 128;
1255                 break;
1256             }
1257             break;
1258         case 3:
1259             v = sym_quant(c, e, 7);
1260             break;
1261         case 4:
1262             v = sym_quant(c, e, 11);
1263             switch (s->mant4_cnt) {
1264             case 0:
1265                 s->qmant4_ptr = &qmant[i];
1266                 v = 11 * v;
1267                 s->mant4_cnt = 1;
1268                 break;
1269             default:
1270                 *s->qmant4_ptr += v;
1271                 s->mant4_cnt = 0;
1272                 v = 128;
1273                 break;
1274             }
1275             break;
1276         case 5:
1277             v = sym_quant(c, e, 15);
1278             break;
1279         case 14:
1280             v = asym_quant(c, e, 14);
1281             break;
1282         case 15:
1283             v = asym_quant(c, e, 16);
1284             break;
1285         default:
1286             v = asym_quant(c, e, v - 1);
1287             break;
1288         }
1289         qmant[i] = v;
1290     }
1291 }
1292
1293
1294 /**
1295  * Quantize mantissas using coefficients, exponents, and bit allocation pointers.
1296  *
1297  * @param s  AC-3 encoder private context
1298  */
1299 void ff_ac3_quantize_mantissas(AC3EncodeContext *s)
1300 {
1301     int blk, ch, ch0=0, got_cpl;
1302
1303     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
1304         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1305         AC3Mant m = { 0 };
1306
1307         got_cpl = !block->cpl_in_use;
1308         for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1309             if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1310                 ch0     = ch - 1;
1311                 ch      = CPL_CH;
1312                 got_cpl = 1;
1313             }
1314             quantize_mantissas_blk_ch(&m, block->fixed_coef[ch],
1315                                       s->blocks[s->exp_ref_block[ch][blk]].exp[ch],
1316                                       s->ref_bap[ch][blk], block->qmant[ch],
1317                                       s->start_freq[ch], block->end_freq[ch]);
1318             if (ch == CPL_CH)
1319                 ch = ch0;
1320         }
1321     }
1322 }
1323
1324
1325 /*
1326  * Write the AC-3 frame header to the output bitstream.
1327  */
1328 static void ac3_output_frame_header(AC3EncodeContext *s)
1329 {
1330     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1331
1332     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77);   /* frame header */
1333     put_bits(&s->pb, 16, 0);        /* crc1: will be filled later */
1334     put_bits(&s->pb, 2,  s->bit_alloc.sr_code);
1335     put_bits(&s->pb, 6,  s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min) / 2);
1336     put_bits(&s->pb, 5,  s->bitstream_id);
1337     put_bits(&s->pb, 3,  s->bitstream_mode);
1338     put_bits(&s->pb, 3,  s->channel_mode);
1339     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
1340         put_bits(&s->pb, 2, s->center_mix_level);
1341     if (s->channel_mode & 0x04)
1342         put_bits(&s->pb, 2, s->surround_mix_level);
1343     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1344         put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_mode);
1345     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe_on); /* LFE */
1346     put_bits(&s->pb, 5, -opt->dialogue_level);
1347     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no compression control word */
1348     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no lang code */
1349     put_bits(&s->pb, 1, opt->audio_production_info);
1350     if (opt->audio_production_info) {
1351         put_bits(&s->pb, 5, opt->mixing_level - 80);
1352         put_bits(&s->pb, 2, opt->room_type);
1353     }
1354     put_bits(&s->pb, 1, opt->copyright);
1355     put_bits(&s->pb, 1, opt->original);
1356     if (s->bitstream_id == 6) {
1357         /* alternate bit stream syntax */
1358         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_1);
1359         if (opt->extended_bsi_1) {
1360             put_bits(&s->pb, 2, opt->preferred_stereo_downmix);
1361             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_center_mix_level);
1362             put_bits(&s->pb, 3, s->ltrt_surround_mix_level);
1363             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_center_mix_level);
1364             put_bits(&s->pb, 3, s->loro_surround_mix_level);
1365         }
1366         put_bits(&s->pb, 1, opt->extended_bsi_2);
1367         if (opt->extended_bsi_2) {
1368             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_surround_ex_mode);
1369             put_bits(&s->pb, 2, opt->dolby_headphone_mode);
1370             put_bits(&s->pb, 1, opt->ad_converter_type);
1371             put_bits(&s->pb, 9, 0);     /* xbsi2 and encinfo : reserved */
1372         }
1373     } else {
1374     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 1 */
1375     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no time code 2 */
1376     }
1377     put_bits(&s->pb, 1, 0);         /* no additional bit stream info */
1378 }
1379
1380
1381 /*
1382  * Write one audio block to the output bitstream.
1383  */
1384 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s, int blk)
1385 {
1386     int ch, i, baie, bnd, got_cpl, av_uninit(ch0);
1387     AC3Block *block = &s->blocks[blk];
1388
1389     /* block switching */
1390     if (!s->eac3) {
1391         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1392             put_bits(&s->pb, 1, 0);
1393     }
1394
1395     /* dither flags */
1396     if (!s->eac3) {
1397         for (ch = 0; ch < s->fbw_channels; ch++)
1398             put_bits(&s->pb, 1, 1);
1399     }
1400
1401     /* dynamic range codes */
1402     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1403
1404     /* spectral extension */
1405     if (s->eac3)
1406         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1407
1408     /* channel coupling */
1409     if (!s->eac3)
1410         put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_strategy);
1411     if (block->new_cpl_strategy) {
1412         if (!s->eac3)
1413             put_bits(&s->pb, 1, block->cpl_in_use);
1414         if (block->cpl_in_use) {
1415             int start_sub, end_sub;
1416             if (s->eac3)
1417                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* enhanced coupling */
1418             if (!s->eac3 || s->channel_mode != AC3_CHMODE_STEREO) {
1419                 for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1420                     put_bits(&s->pb, 1, block->channel_in_cpl[ch]);
1421             }
1422             if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
1423                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* phase flags in use */
1424             start_sub = (s->start_freq[CPL_CH] - 37) / 12;
1425             end_sub   = (s->cpl_end_freq       - 37) / 12;
1426             put_bits(&s->pb, 4, start_sub);
1427             put_bits(&s->pb, 4, end_sub - 3);
1428             /* coupling band structure */
1429             if (s->eac3) {
1430                 put_bits(&s->pb, 1, 0); /* use default */
1431             } else {
1432                 for (bnd = start_sub+1; bnd < end_sub; bnd++)
1433                     put_bits(&s->pb, 1, ff_eac3_default_cpl_band_struct[bnd]);
1434             }
1435         }
1436     }
1437
1438     /* coupling coordinates */
1439     if (block->cpl_in_use) {
1440         for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1441             if (block->channel_in_cpl[ch]) {
1442                 if (!s->eac3 || block->new_cpl_coords[ch] != 2)
1443                     put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_coords[ch]);
1444                 if (block->new_cpl_coords[ch]) {
1445                     put_bits(&s->pb, 2, block->cpl_master_exp[ch]);
1446                     for (bnd = 0; bnd < s->num_cpl_bands; bnd++) {
1447                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_exp [ch][bnd]);
1448                         put_bits(&s->pb, 4, block->cpl_coord_mant[ch][bnd]);
1449                     }
1450                 }
1451             }
1452         }
1453     }
1454
1455     /* stereo rematrixing */
1456     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1457         if (!s->eac3 || blk > 0)
1458             put_bits(&s->pb, 1, block->new_rematrixing_strategy);
1459         if (block->new_rematrixing_strategy) {
1460             /* rematrixing flags */
1461             for (bnd = 0; bnd < block->num_rematrixing_bands; bnd++)
1462                 put_bits(&s->pb, 1, block->rematrixing_flags[bnd]);
1463         }
1464     }
1465
1466     /* exponent strategy */
1467     if (!s->eac3) {
1468         for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->fbw_channels; ch++)
1469             put_bits(&s->pb, 2, s->exp_strategy[ch][blk]);
1470         if (s->lfe_on)
1471             put_bits(&s->pb, 1, s->exp_strategy[s->lfe_channel][blk]);
1472     }
1473
1474     /* bandwidth */
1475     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
1476         if (s->exp_strategy[ch][blk] != EXP_REUSE && !block->channel_in_cpl[ch])
1477             put_bits(&s->pb, 6, s->bandwidth_code);
1478     }
1479
1480     /* exponents */
1481     for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1482         int nb_groups;
1483         int cpl = (ch == CPL_CH);
1484
1485         if (s->exp_strategy[ch][blk] == EXP_REUSE)
1486             continue;
1487
1488         /* DC exponent */
1489         put_bits(&s->pb, 4, block->grouped_exp[ch][0] >> cpl);
1490
1491         /* exponent groups */
1492         nb_groups = exponent_group_tab[cpl][s->exp_strategy[ch][blk]-1][block->end_freq[ch]-s->start_freq[ch]];
1493         for (i = 1; i <= nb_groups; i++)
1494             put_bits(&s->pb, 7, block->grouped_exp[ch][i]);
1495
1496         /* gain range info */
1497         if (ch != s->lfe_channel && !cpl)
1498             put_bits(&s->pb, 2, 0);
1499     }
1500
1501     /* bit allocation info */
1502     if (!s->eac3) {
1503         baie = (blk == 0);
1504         put_bits(&s->pb, 1, baie);
1505         if (baie) {
1506             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
1507             put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
1508             put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
1509             put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
1510             put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
1511         }
1512     }
1513
1514     /* snr offset */
1515     if (!s->eac3) {
1516         put_bits(&s->pb, 1, block->new_snr_offsets);
1517         if (block->new_snr_offsets) {
1518             put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
1519             for (ch = !block->cpl_in_use; ch <= s->channels; ch++) {
1520                 put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
1521                 put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
1522             }
1523         }
1524     } else {
1525         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no converter snr offset */
1526     }
1527
1528     /* coupling leak */
1529     if (block->cpl_in_use) {
1530         if (!s->eac3 || block->new_cpl_leak != 2)
1531             put_bits(&s->pb, 1, block->new_cpl_leak);
1532         if (block->new_cpl_leak) {
1533             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_fast_leak);
1534             put_bits(&s->pb, 3, s->bit_alloc.cpl_slow_leak);
1535         }
1536     }
1537
1538     if (!s->eac3) {
1539         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
1540         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
1541     }
1542
1543     /* mantissas */
1544     got_cpl = !block->cpl_in_use;
1545     for (ch = 1; ch <= s->channels; ch++) {
1546         int b, q;
1547
1548         if (!got_cpl && ch > 1 && block->channel_in_cpl[ch-1]) {
1549             ch0     = ch - 1;
1550             ch      = CPL_CH;
1551             got_cpl = 1;
1552         }
1553         for (i = s->start_freq[ch]; i < block->end_freq[ch]; i++) {
1554             q = block->qmant[ch][i];
1555             b = s->ref_bap[ch][blk][i];
1556             switch (b) {
1557             case 0:                                          break;
1558             case 1: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   5, q); break;
1559             case 2: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   7, q); break;
1560             case 3:               put_sbits(&s->pb,   3, q); break;
1561             case 4: if (q != 128) put_bits (&s->pb,   7, q); break;
1562             case 14:              put_sbits(&s->pb,  14, q); break;
1563             case 15:              put_sbits(&s->pb,  16, q); break;
1564             default:              put_sbits(&s->pb, b-1, q); break;
1565             }
1566         }
1567         if (ch == CPL_CH)
1568             ch = ch0;
1569     }
1570 }
1571
1572
1573 /** CRC-16 Polynomial */
1574 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1575
1576
1577 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1578 {
1579     unsigned int c;
1580
1581     c = 0;
1582     while (a) {
1583         if (a & 1)
1584             c ^= b;
1585         a = a >> 1;
1586         b = b << 1;
1587         if (b & (1 << 16))
1588             b ^= poly;
1589     }
1590     return c;
1591 }
1592
1593
1594 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1595 {
1596     unsigned int r;
1597     r = 1;
1598     while (n) {
1599         if (n & 1)
1600             r = mul_poly(r, a, poly);
1601         a = mul_poly(a, a, poly);
1602         n >>= 1;
1603     }
1604     return r;
1605 }
1606
1607
1608 /*
1609  * Fill the end of the frame with 0's and compute the two CRCs.
1610  */
1611 static void output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1612 {
1613     const AVCRC *crc_ctx = av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI);
1614     int frame_size_58, pad_bytes, crc1, crc2_partial, crc2, crc_inv;
1615     uint8_t *frame;
1616
1617     frame_size_58 = ((s->frame_size >> 2) + (s->frame_size >> 4)) << 1;
1618
1619     /* pad the remainder of the frame with zeros */
1620     av_assert2(s->frame_size * 8 - put_bits_count(&s->pb) >= 18);
1621     flush_put_bits(&s->pb);
1622     frame = s->pb.buf;
1623     pad_bytes = s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
1624     av_assert2(pad_bytes >= 0);
1625     if (pad_bytes > 0)
1626         memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, pad_bytes);
1627
1628     if (s->eac3) {
1629         /* compute crc2 */
1630         crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + 2, s->frame_size - 5);
1631     } else {
1632     /* compute crc1 */
1633     /* this is not so easy because it is at the beginning of the data... */
1634     crc1    = av_bswap16(av_crc(crc_ctx, 0, frame + 4, frame_size_58 - 4));
1635     crc_inv = s->crc_inv[s->frame_size > s->frame_size_min];
1636     crc1    = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1637     AV_WB16(frame + 2, crc1);
1638
1639     /* compute crc2 */
1640     crc2_partial = av_crc(crc_ctx, 0, frame + frame_size_58,
1641                           s->frame_size - frame_size_58 - 3);
1642     }
1643     crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1644     /* ensure crc2 does not match sync word by flipping crcrsv bit if needed */
1645     if (crc2 == 0x770B) {
1646         frame[s->frame_size - 3] ^= 0x1;
1647         crc2 = av_crc(crc_ctx, crc2_partial, frame + s->frame_size - 3, 1);
1648     }
1649     crc2 = av_bswap16(crc2);
1650     AV_WB16(frame + s->frame_size - 2, crc2);
1651 }
1652
1653
1654 /**
1655  * Write the frame to the output bitstream.
1656  *
1657  * @param s      AC-3 encoder private context
1658  * @param frame  output data buffer
1659  */
1660 void ff_ac3_output_frame(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
1661 {
1662     int blk;
1663
1664     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
1665
1666     s->output_frame_header(s);
1667
1668     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
1669         output_audio_block(s, blk);
1670
1671     output_frame_end(s);
1672 }
1673
1674
1675 static void dprint_options(AC3EncodeContext *s)
1676 {
1677 #ifdef DEBUG
1678     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1679     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1680     char strbuf[32];
1681
1682     switch (s->bitstream_id) {
1683     case  6:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (alt syntax)",       32); break;
1684     case  8:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (standard)",         32); break;
1685     case  9:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet half-rate)",   32); break;
1686     case 10:  av_strlcpy(strbuf, "AC-3 (dnet quater-rate)", 32); break;
1687     case 16:  av_strlcpy(strbuf, "E-AC-3 (enhanced)",       32); break;
1688     default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR");
1689     }
1690     av_dlog(avctx, "bitstream_id: %s (%d)\n", strbuf, s->bitstream_id);
1691     av_dlog(avctx, "sample_fmt: %s\n", av_get_sample_fmt_name(avctx->sample_fmt));
1692     av_get_channel_layout_string(strbuf, 32, s->channels, avctx->channel_layout);
1693     av_dlog(avctx, "channel_layout: %s\n", strbuf);
1694     av_dlog(avctx, "sample_rate: %d\n", s->sample_rate);
1695     av_dlog(avctx, "bit_rate: %d\n", s->bit_rate);
1696     av_dlog(avctx, "blocks/frame: %d (code=%d)\n", s->num_blocks, s->num_blks_code);
1697     if (s->cutoff)
1698         av_dlog(avctx, "cutoff: %d\n", s->cutoff);
1699
1700     av_dlog(avctx, "per_frame_metadata: %s\n",
1701             opt->allow_per_frame_metadata?"on":"off");
1702     if (s->has_center)
1703         av_dlog(avctx, "center_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->center_mix_level,
1704                 s->center_mix_level);
1705     else
1706         av_dlog(avctx, "center_mixlev: {not written}\n");
1707     if (s->has_surround)
1708         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: %0.3f (%d)\n", opt->surround_mix_level,
1709                 s->surround_mix_level);
1710     else
1711         av_dlog(avctx, "surround_mixlev: {not written}\n");
1712     if (opt->audio_production_info) {
1713         av_dlog(avctx, "mixing_level: %ddB\n", opt->mixing_level);
1714         switch (opt->room_type) {
1715         case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1716         case AC3ENC_OPT_LARGE_ROOM:    av_strlcpy(strbuf, "large", 32);        break;
1717         case AC3ENC_OPT_SMALL_ROOM:    av_strlcpy(strbuf, "small", 32);        break;
1718         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->room_type);
1719         }
1720         av_dlog(avctx, "room_type: %s\n", strbuf);
1721     } else {
1722         av_dlog(avctx, "mixing_level: {not written}\n");
1723         av_dlog(avctx, "room_type: {not written}\n");
1724     }
1725     av_dlog(avctx, "copyright: %s\n", opt->copyright?"on":"off");
1726     av_dlog(avctx, "dialnorm: %ddB\n", opt->dialogue_level);
1727     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
1728         switch (opt->dolby_surround_mode) {
1729         case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1730         case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1731         case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1732         default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_mode);
1733         }
1734         av_dlog(avctx, "dsur_mode: %s\n", strbuf);
1735     } else {
1736         av_dlog(avctx, "dsur_mode: {not written}\n");
1737     }
1738     av_dlog(avctx, "original: %s\n", opt->original?"on":"off");
1739
1740     if (s->bitstream_id == 6) {
1741         if (opt->extended_bsi_1) {
1742             switch (opt->preferred_stereo_downmix) {
1743             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1744             case AC3ENC_OPT_DOWNMIX_LTRT:  av_strlcpy(strbuf, "ltrt", 32);         break;
1745             case AC3ENC_OPT_DOWNMIX_LORO:  av_strlcpy(strbuf, "loro", 32);         break;
1746             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->preferred_stereo_downmix);
1747             }
1748             av_dlog(avctx, "dmix_mode: %s\n", strbuf);
1749             av_dlog(avctx, "ltrt_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1750                     opt->ltrt_center_mix_level, s->ltrt_center_mix_level);
1751             av_dlog(avctx, "ltrt_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1752                     opt->ltrt_surround_mix_level, s->ltrt_surround_mix_level);
1753             av_dlog(avctx, "loro_cmixlev: %0.3f (%d)\n",
1754                     opt->loro_center_mix_level, s->loro_center_mix_level);
1755             av_dlog(avctx, "loro_surmixlev: %0.3f (%d)\n",
1756                     opt->loro_surround_mix_level, s->loro_surround_mix_level);
1757         } else {
1758             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 1: {not written}\n");
1759         }
1760         if (opt->extended_bsi_2) {
1761             switch (opt->dolby_surround_ex_mode) {
1762             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1763             case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1764             case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1765             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_surround_ex_mode);
1766             }
1767             av_dlog(avctx, "dsurex_mode: %s\n", strbuf);
1768             switch (opt->dolby_headphone_mode) {
1769             case AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED: av_strlcpy(strbuf, "notindicated", 32); break;
1770             case AC3ENC_OPT_MODE_ON:       av_strlcpy(strbuf, "on", 32);           break;
1771             case AC3ENC_OPT_MODE_OFF:      av_strlcpy(strbuf, "off", 32);          break;
1772             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->dolby_headphone_mode);
1773             }
1774             av_dlog(avctx, "dheadphone_mode: %s\n", strbuf);
1775
1776             switch (opt->ad_converter_type) {
1777             case AC3ENC_OPT_ADCONV_STANDARD: av_strlcpy(strbuf, "standard", 32); break;
1778             case AC3ENC_OPT_ADCONV_HDCD:     av_strlcpy(strbuf, "hdcd", 32);     break;
1779             default: snprintf(strbuf, 32, "ERROR (%d)", opt->ad_converter_type);
1780             }
1781             av_dlog(avctx, "ad_conv_type: %s\n", strbuf);
1782         } else {
1783             av_dlog(avctx, "extended bitstream info 2: {not written}\n");
1784         }
1785     }
1786 #endif
1787 }
1788
1789
1790 #define FLT_OPTION_THRESHOLD 0.01
1791
1792 static int validate_float_option(float v, const float *v_list, int v_list_size)
1793 {
1794     int i;
1795
1796     for (i = 0; i < v_list_size; i++) {
1797         if (v < (v_list[i] + FLT_OPTION_THRESHOLD) &&
1798             v > (v_list[i] - FLT_OPTION_THRESHOLD))
1799             break;
1800     }
1801     if (i == v_list_size)
1802         return -1;
1803
1804     return i;
1805 }
1806
1807
1808 static void validate_mix_level(void *log_ctx, const char *opt_name,
1809                                float *opt_param, const float *list,
1810                                int list_size, int default_value, int min_value,
1811                                int *ctx_param)
1812 {
1813     int mixlev = validate_float_option(*opt_param, list, list_size);
1814     if (mixlev < min_value) {
1815         mixlev = default_value;
1816         if (*opt_param >= 0.0) {
1817             av_log(log_ctx, AV_LOG_WARNING, "requested %s is not valid. using "
1818                    "default value: %0.3f\n", opt_name, list[mixlev]);
1819         }
1820     }
1821     *opt_param = list[mixlev];
1822     *ctx_param = mixlev;
1823 }
1824
1825
1826 /**
1827  * Validate metadata options as set by AVOption system.
1828  * These values can optionally be changed per-frame.
1829  *
1830  * @param s  AC-3 encoder private context
1831  */
1832 int ff_ac3_validate_metadata(AC3EncodeContext *s)
1833 {
1834     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1835     AC3EncOptions *opt = &s->options;
1836
1837     opt->audio_production_info = 0;
1838     opt->extended_bsi_1        = 0;
1839     opt->extended_bsi_2        = 0;
1840     opt->eac3_mixing_metadata  = 0;
1841     opt->eac3_info_metadata    = 0;
1842
1843     /* determine mixing metadata / xbsi1 use */
1844     if (s->channel_mode > AC3_CHMODE_STEREO && opt->preferred_stereo_downmix != AC3ENC_OPT_NONE) {
1845         opt->extended_bsi_1       = 1;
1846         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1847     }
1848     if (s->has_center &&
1849         (opt->ltrt_center_mix_level >= 0 || opt->loro_center_mix_level >= 0)) {
1850         opt->extended_bsi_1       = 1;
1851         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1852     }
1853     if (s->has_surround &&
1854         (opt->ltrt_surround_mix_level >= 0 || opt->loro_surround_mix_level >= 0)) {
1855         opt->extended_bsi_1       = 1;
1856         opt->eac3_mixing_metadata = 1;
1857     }
1858
1859     if (s->eac3) {
1860         /* determine info metadata use */
1861         if (avctx->audio_service_type != AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_MAIN)
1862             opt->eac3_info_metadata = 1;
1863         if (opt->copyright != AC3ENC_OPT_NONE || opt->original != AC3ENC_OPT_NONE)
1864             opt->eac3_info_metadata = 1;
1865         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO &&
1866             (opt->dolby_headphone_mode != AC3ENC_OPT_NONE || opt->dolby_surround_mode != AC3ENC_OPT_NONE))
1867             opt->eac3_info_metadata = 1;
1868         if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R && opt->dolby_surround_ex_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1869             opt->eac3_info_metadata = 1;
1870         if (opt->mixing_level != AC3ENC_OPT_NONE || opt->room_type != AC3ENC_OPT_NONE ||
1871             opt->ad_converter_type != AC3ENC_OPT_NONE) {
1872             opt->audio_production_info = 1;
1873             opt->eac3_info_metadata    = 1;
1874         }
1875     } else {
1876         /* determine audio production info use */
1877         if (opt->mixing_level != AC3ENC_OPT_NONE || opt->room_type != AC3ENC_OPT_NONE)
1878             opt->audio_production_info = 1;
1879
1880         /* determine xbsi2 use */
1881         if (s->channel_mode >= AC3_CHMODE_2F2R && opt->dolby_surround_ex_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1882             opt->extended_bsi_2 = 1;
1883         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO && opt->dolby_headphone_mode != AC3ENC_OPT_NONE)
1884             opt->extended_bsi_2 = 1;
1885         if (opt->ad_converter_type != AC3ENC_OPT_NONE)
1886             opt->extended_bsi_2 = 1;
1887     }
1888
1889     /* validate AC-3 mixing levels */
1890     if (!s->eac3) {
1891         if (s->has_center) {
1892             validate_mix_level(avctx, "center_mix_level", &opt->center_mix_level,
1893                             cmixlev_options, CMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1894                             &s->center_mix_level);
1895         }
1896         if (s->has_surround) {
1897             validate_mix_level(avctx, "surround_mix_level", &opt->surround_mix_level,
1898                             surmixlev_options, SURMIXLEV_NUM_OPTIONS, 1, 0,
1899                             &s->surround_mix_level);
1900         }
1901     }
1902
1903     /* validate extended bsi 1 / mixing metadata */
1904     if (opt->extended_bsi_1 || opt->eac3_mixing_metadata) {
1905         /* default preferred stereo downmix */
1906         if (opt->preferred_stereo_downmix == AC3ENC_OPT_NONE)
1907             opt->preferred_stereo_downmix = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1908         if (!s->eac3 || s->has_center) {
1909             /* validate Lt/Rt center mix level */
1910             validate_mix_level(avctx, "ltrt_center_mix_level",
1911                                &opt->ltrt_center_mix_level, extmixlev_options,
1912                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1913                                &s->ltrt_center_mix_level);
1914             /* validate Lo/Ro center mix level */
1915             validate_mix_level(avctx, "loro_center_mix_level",
1916                                &opt->loro_center_mix_level, extmixlev_options,
1917                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 5, 0,
1918                                &s->loro_center_mix_level);
1919         }
1920         if (!s->eac3 || s->has_surround) {
1921             /* validate Lt/Rt surround mix level */
1922             validate_mix_level(avctx, "ltrt_surround_mix_level",
1923                                &opt->ltrt_surround_mix_level, extmixlev_options,
1924                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1925                                &s->ltrt_surround_mix_level);
1926             /* validate Lo/Ro surround mix level */
1927             validate_mix_level(avctx, "loro_surround_mix_level",
1928                                &opt->loro_surround_mix_level, extmixlev_options,
1929                                EXTMIXLEV_NUM_OPTIONS, 6, 3,
1930                                &s->loro_surround_mix_level);
1931         }
1932     }
1933
1934     /* validate audio service type / channels combination */
1935     if ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE &&
1936          avctx->channels == 1) ||
1937         ((avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_COMMENTARY ||
1938           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_EMERGENCY  ||
1939           avctx->audio_service_type == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_VOICE_OVER)
1940          && avctx->channels > 1)) {
1941         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid audio service type for the "
1942                                     "specified number of channels\n");
1943         return AVERROR(EINVAL);
1944     }
1945
1946     /* validate extended bsi 2 / info metadata */
1947     if (opt->extended_bsi_2 || opt->eac3_info_metadata) {
1948         /* default dolby headphone mode */
1949         if (opt->dolby_headphone_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1950             opt->dolby_headphone_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1951         /* default dolby surround ex mode */
1952         if (opt->dolby_surround_ex_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1953             opt->dolby_surround_ex_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1954         /* default A/D converter type */
1955         if (opt->ad_converter_type == AC3ENC_OPT_NONE)
1956             opt->ad_converter_type = AC3ENC_OPT_ADCONV_STANDARD;
1957     }
1958
1959     /* copyright & original defaults */
1960     if (!s->eac3 || opt->eac3_info_metadata) {
1961         /* default copyright */
1962         if (opt->copyright == AC3ENC_OPT_NONE)
1963             opt->copyright = AC3ENC_OPT_OFF;
1964         /* default original */
1965         if (opt->original == AC3ENC_OPT_NONE)
1966             opt->original = AC3ENC_OPT_ON;
1967     }
1968
1969     /* dolby surround mode default */
1970     if (!s->eac3 || opt->eac3_info_metadata) {
1971         if (opt->dolby_surround_mode == AC3ENC_OPT_NONE)
1972             opt->dolby_surround_mode = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1973     }
1974
1975     /* validate audio production info */
1976     if (opt->audio_production_info) {
1977         if (opt->mixing_level == AC3ENC_OPT_NONE) {
1978             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "mixing_level must be set if "
1979                    "room_type is set\n");
1980             return AVERROR(EINVAL);
1981         }
1982         if (opt->mixing_level < 80) {
1983             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid mixing level. must be between "
1984                    "80dB and 111dB\n");
1985             return AVERROR(EINVAL);
1986         }
1987         /* default room type */
1988         if (opt->room_type == AC3ENC_OPT_NONE)
1989             opt->room_type = AC3ENC_OPT_NOT_INDICATED;
1990     }
1991
1992     /* set bitstream id for alternate bitstream syntax */
1993     if (!s->eac3 && (opt->extended_bsi_1 || opt->extended_bsi_2)) {
1994         if (s->bitstream_id > 8 && s->bitstream_id < 11) {
1995             static int warn_once = 1;
1996             if (warn_once) {
1997                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "alternate bitstream syntax is "
1998                        "not compatible with reduced samplerates. writing of "
1999                        "extended bitstream information will be disabled.\n");
2000                 warn_once = 0;
2001             }
2002         } else {
2003             s->bitstream_id = 6;
2004         }
2005     }
2006
2007     return 0;
2008 }
2009
2010
2011 /**
2012  * Finalize encoding and free any memory allocated by the encoder.
2013  *
2014  * @param avctx  Codec context
2015  */
2016 av_cold int ff_ac3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
2017 {
2018     int blk, ch;
2019     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2020
2021     av_freep(&s->windowed_samples);
2022     if (s->planar_samples)
2023     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
2024         av_freep(&s->planar_samples[ch]);
2025     av_freep(&s->planar_samples);
2026     av_freep(&s->bap_buffer);
2027     av_freep(&s->bap1_buffer);
2028     av_freep(&s->mdct_coef_buffer);
2029     av_freep(&s->fixed_coef_buffer);
2030     av_freep(&s->exp_buffer);
2031     av_freep(&s->grouped_exp_buffer);
2032     av_freep(&s->psd_buffer);
2033     av_freep(&s->band_psd_buffer);
2034     av_freep(&s->mask_buffer);
2035     av_freep(&s->qmant_buffer);
2036     av_freep(&s->cpl_coord_exp_buffer);
2037     av_freep(&s->cpl_coord_mant_buffer);
2038     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2039         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2040         av_freep(&block->mdct_coef);
2041         av_freep(&block->fixed_coef);
2042         av_freep(&block->exp);
2043         av_freep(&block->grouped_exp);
2044         av_freep(&block->psd);
2045         av_freep(&block->band_psd);
2046         av_freep(&block->mask);
2047         av_freep(&block->qmant);
2048         av_freep(&block->cpl_coord_exp);
2049         av_freep(&block->cpl_coord_mant);
2050     }
2051
2052     s->mdct_end(s);
2053
2054     return 0;
2055 }
2056
2057
2058 /*
2059  * Set channel information during initialization.
2060  */
2061 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
2062                                     uint64_t *channel_layout)
2063 {
2064     int ch_layout;
2065
2066     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
2067         return AVERROR(EINVAL);
2068     if (*channel_layout > 0x7FF)
2069         return AVERROR(EINVAL);
2070     ch_layout = *channel_layout;
2071     if (!ch_layout)
2072         ch_layout = av_get_default_channel_layout(channels);
2073
2074     s->lfe_on       = !!(ch_layout & AV_CH_LOW_FREQUENCY);
2075     s->channels     = channels;
2076     s->fbw_channels = channels - s->lfe_on;
2077     s->lfe_channel  = s->lfe_on ? s->fbw_channels + 1 : -1;
2078     if (s->lfe_on)
2079         ch_layout -= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2080
2081     switch (ch_layout) {
2082     case AV_CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
2083     case AV_CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
2084     case AV_CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
2085     case AV_CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
2086     case AV_CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
2087     case AV_CH_LAYOUT_QUAD:
2088     case AV_CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
2089     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0:
2090     case AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
2091     default:
2092         return AVERROR(EINVAL);
2093     }
2094     s->has_center   = (s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO;
2095     s->has_surround =  s->channel_mode & 0x04;
2096
2097     s->channel_map  = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe_on];
2098     *channel_layout = ch_layout;
2099     if (s->lfe_on)
2100         *channel_layout |= AV_CH_LOW_FREQUENCY;
2101
2102     return 0;
2103 }
2104
2105
2106 static av_cold int validate_options(AC3EncodeContext *s)
2107 {
2108     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
2109     int i, ret, max_sr;
2110
2111     /* validate channel layout */
2112     if (!avctx->channel_layout) {
2113         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
2114                                       "encoder will guess the layout, but it "
2115                                       "might be incorrect.\n");
2116     }
2117     ret = set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout);
2118     if (ret) {
2119         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
2120         return ret;
2121     }
2122
2123     /* validate sample rate */
2124     /* note: max_sr could be changed from 2 to 5 for E-AC-3 once we find a
2125              decoder that supports half sample rate so we can validate that
2126              the generated files are correct. */
2127     max_sr = s->eac3 ? 2 : 8;
2128     for (i = 0; i <= max_sr; i++) {
2129         if ((ff_ac3_sample_rate_tab[i % 3] >> (i / 3)) == avctx->sample_rate)
2130             break;
2131     }
2132     if (i > max_sr) {
2133         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
2134         return AVERROR(EINVAL);
2135     }
2136     s->sample_rate        = avctx->sample_rate;
2137     s->bit_alloc.sr_shift = i / 3;
2138     s->bit_alloc.sr_code  = i % 3;
2139     s->bitstream_id       = s->eac3 ? 16 : 8 + s->bit_alloc.sr_shift;
2140
2141     /* select a default bit rate if not set by the user */
2142     if (!avctx->bit_rate) {
2143         switch (s->fbw_channels) {
2144         case 1: avctx->bit_rate =  96000; break;
2145         case 2: avctx->bit_rate = 192000; break;
2146         case 3: avctx->bit_rate = 320000; break;
2147         case 4: avctx->bit_rate = 384000; break;
2148         case 5: avctx->bit_rate = 448000; break;
2149         }
2150     }
2151
2152     /* validate bit rate */
2153     if (s->eac3) {
2154         int max_br, min_br, wpf, min_br_dist, min_br_code;
2155         int num_blks_code, num_blocks, frame_samples;
2156
2157         /* calculate min/max bitrate */
2158         /* TODO: More testing with 3 and 2 blocks. All E-AC-3 samples I've
2159                  found use either 6 blocks or 1 block, even though 2 or 3 blocks
2160                  would work as far as the bit rate is concerned. */
2161         for (num_blks_code = 3; num_blks_code >= 0; num_blks_code--) {
2162             num_blocks = ((int[]){ 1, 2, 3, 6 })[num_blks_code];
2163             frame_samples  = AC3_BLOCK_SIZE * num_blocks;
2164             max_br = 2048 * s->sample_rate / frame_samples * 16;
2165             min_br = ((s->sample_rate + (frame_samples-1)) / frame_samples) * 16;
2166             if (avctx->bit_rate <= max_br)
2167                 break;
2168         }
2169         if (avctx->bit_rate < min_br || avctx->bit_rate > max_br) {
2170             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid bit rate. must be %d to %d "
2171                    "for this sample rate\n", min_br, max_br);
2172             return AVERROR(EINVAL);
2173         }
2174         s->num_blks_code = num_blks_code;
2175         s->num_blocks    = num_blocks;
2176
2177         /* calculate words-per-frame for the selected bitrate */
2178         wpf = (avctx->bit_rate / 16) * frame_samples / s->sample_rate;
2179         av_assert1(wpf > 0 && wpf <= 2048);
2180
2181         /* find the closest AC-3 bitrate code to the selected bitrate.
2182            this is needed for lookup tables for bandwidth and coupling
2183            parameter selection */
2184         min_br_code = -1;
2185         min_br_dist = INT_MAX;
2186         for (i = 0; i < 19; i++) {
2187             int br_dist = abs(ff_ac3_bitrate_tab[i] * 1000 - avctx->bit_rate);
2188             if (br_dist < min_br_dist) {
2189                 min_br_dist = br_dist;
2190                 min_br_code = i;
2191             }
2192         }
2193
2194         /* make sure the minimum frame size is below the average frame size */
2195         s->frame_size_code = min_br_code << 1;
2196         while (wpf > 1 && wpf * s->sample_rate / AC3_FRAME_SIZE * 16 > avctx->bit_rate)
2197             wpf--;
2198         s->frame_size_min = 2 * wpf;
2199     } else {
2200         int best_br = 0, best_code = 0, best_diff = INT_MAX;
2201         for (i = 0; i < 19; i++) {
2202             int br   = (ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->bit_alloc.sr_shift) * 1000;
2203             int diff = abs(br - avctx->bit_rate);
2204             if (diff < best_diff) {
2205                 best_br   = br;
2206                 best_code = i;
2207                 best_diff = diff;
2208             }
2209             if (!best_diff)
2210                 break;
2211         }
2212         avctx->bit_rate    = best_br;
2213         s->frame_size_code = best_code << 1;
2214         s->frame_size_min  = 2 * ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->bit_alloc.sr_code];
2215         s->num_blks_code   = 0x3;
2216         s->num_blocks      = 6;
2217     }
2218     s->bit_rate   = avctx->bit_rate;
2219     s->frame_size = s->frame_size_min;
2220
2221     /* validate cutoff */
2222     if (avctx->cutoff < 0) {
2223         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid cutoff frequency\n");
2224         return AVERROR(EINVAL);
2225     }
2226     s->cutoff = avctx->cutoff;
2227     if (s->cutoff > (s->sample_rate >> 1))
2228         s->cutoff = s->sample_rate >> 1;
2229
2230     ret = ff_ac3_validate_metadata(s);
2231     if (ret)
2232         return ret;
2233
2234     s->rematrixing_enabled = s->options.stereo_rematrixing &&
2235                              (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO);
2236
2237     s->cpl_enabled = s->options.channel_coupling &&
2238                      s->channel_mode >= AC3_CHMODE_STEREO;
2239
2240     return 0;
2241 }
2242
2243
2244 /*
2245  * Set bandwidth for all channels.
2246  * The user can optionally supply a cutoff frequency. Otherwise an appropriate
2247  * default value will be used.
2248  */
2249 static av_cold void set_bandwidth(AC3EncodeContext *s)
2250 {
2251     int blk, ch, av_uninit(cpl_start);
2252
2253     if (s->cutoff) {
2254         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
2255         int fbw_coeffs;
2256         fbw_coeffs     = s->cutoff * 2 * AC3_MAX_COEFS / s->sample_rate;
2257         s->bandwidth_code = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
2258     } else {
2259         /* use default bandwidth setting */
2260         s->bandwidth_code = ac3_bandwidth_tab[s->fbw_channels-1][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2261     }
2262
2263     /* set number of coefficients for each channel */
2264     for (ch = 1; ch <= s->fbw_channels; ch++) {
2265         s->start_freq[ch] = 0;
2266         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2267             s->blocks[blk].end_freq[ch] = s->bandwidth_code * 3 + 73;
2268     }
2269     /* LFE channel always has 7 coefs */
2270     if (s->lfe_on) {
2271         s->start_freq[s->lfe_channel] = 0;
2272         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2273             s->blocks[blk].end_freq[ch] = 7;
2274     }
2275
2276     /* initialize coupling strategy */
2277     if (s->cpl_enabled) {
2278         if (s->options.cpl_start != AC3ENC_OPT_AUTO) {
2279             cpl_start = s->options.cpl_start;
2280         } else {
2281             cpl_start = ac3_coupling_start_tab[s->channel_mode-2][s->bit_alloc.sr_code][s->frame_size_code/2];
2282             if (cpl_start < 0) {
2283                 if (s->options.channel_coupling == AC3ENC_OPT_AUTO)
2284                     s->cpl_enabled = 0;
2285                 else
2286                     cpl_start = 15;
2287             }
2288         }
2289     }
2290     if (s->cpl_enabled) {
2291         int i, cpl_start_band, cpl_end_band;
2292         uint8_t *cpl_band_sizes = s->cpl_band_sizes;
2293
2294         cpl_end_band   = s->bandwidth_code / 4 + 3;
2295         cpl_start_band = av_clip(cpl_start, 0, FFMIN(cpl_end_band-1, 15));
2296
2297         s->num_cpl_subbands = cpl_end_band - cpl_start_band;
2298
2299         s->num_cpl_bands = 1;
2300         *cpl_band_sizes  = 12;
2301         for (i = cpl_start_band + 1; i < cpl_end_band; i++) {
2302             if (ff_eac3_default_cpl_band_struct[i]) {
2303                 *cpl_band_sizes += 12;
2304             } else {
2305                 s->num_cpl_bands++;
2306                 cpl_band_sizes++;
2307                 *cpl_band_sizes = 12;
2308             }
2309         }
2310
2311         s->start_freq[CPL_CH] = cpl_start_band * 12 + 37;
2312         s->cpl_end_freq       = cpl_end_band   * 12 + 37;
2313         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++)
2314             s->blocks[blk].end_freq[CPL_CH] = s->cpl_end_freq;
2315     }
2316 }
2317
2318
2319 static av_cold int allocate_buffers(AC3EncodeContext *s)
2320 {
2321     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
2322     int blk, ch;
2323     int channels = s->channels + 1; /* includes coupling channel */
2324     int channel_blocks = channels * s->num_blocks;
2325     int total_coefs    = AC3_MAX_COEFS * channel_blocks;
2326
2327     if (s->allocate_sample_buffers(s))
2328         goto alloc_fail;
2329
2330     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap_buffer, total_coefs *
2331                      sizeof(*s->bap_buffer), alloc_fail);
2332     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->bap1_buffer, total_coefs *
2333                      sizeof(*s->bap1_buffer), alloc_fail);
2334     FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->mdct_coef_buffer, total_coefs *
2335                       sizeof(*s->mdct_coef_buffer), alloc_fail);
2336     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->exp_buffer, total_coefs *
2337                      sizeof(*s->exp_buffer), alloc_fail);
2338     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->grouped_exp_buffer, channel_blocks * 128 *
2339                      sizeof(*s->grouped_exp_buffer), alloc_fail);
2340     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->psd_buffer, total_coefs *
2341                      sizeof(*s->psd_buffer), alloc_fail);
2342     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->band_psd_buffer, channel_blocks * 64 *
2343                      sizeof(*s->band_psd_buffer), alloc_fail);
2344     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->mask_buffer, channel_blocks * 64 *
2345                      sizeof(*s->mask_buffer), alloc_fail);
2346     FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->qmant_buffer, total_coefs *
2347                      sizeof(*s->qmant_buffer), alloc_fail);
2348     if (s->cpl_enabled) {
2349         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_exp_buffer, channel_blocks * 16 *
2350                          sizeof(*s->cpl_coord_exp_buffer), alloc_fail);
2351         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->cpl_coord_mant_buffer, channel_blocks * 16 *
2352                          sizeof(*s->cpl_coord_mant_buffer), alloc_fail);
2353     }
2354     for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2355         AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2356         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mdct_coef, channels * sizeof(*block->mdct_coef),
2357                           alloc_fail);
2358         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->exp, channels * sizeof(*block->exp),
2359                           alloc_fail);
2360         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->grouped_exp, channels * sizeof(*block->grouped_exp),
2361                           alloc_fail);
2362         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->psd, channels * sizeof(*block->psd),
2363                           alloc_fail);
2364         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->band_psd, channels * sizeof(*block->band_psd),
2365                           alloc_fail);
2366         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->mask, channels * sizeof(*block->mask),
2367                           alloc_fail);
2368         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->qmant, channels * sizeof(*block->qmant),
2369                           alloc_fail);
2370         if (s->cpl_enabled) {
2371             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_exp, channels * sizeof(*block->cpl_coord_exp),
2372                               alloc_fail);
2373             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->cpl_coord_mant, channels * sizeof(*block->cpl_coord_mant),
2374                               alloc_fail);
2375         }
2376
2377         for (ch = 0; ch < channels; ch++) {
2378             /* arrangement: block, channel, coeff */
2379             block->grouped_exp[ch] = &s->grouped_exp_buffer[128           * (blk * channels + ch)];
2380             block->psd[ch]         = &s->psd_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2381             block->band_psd[ch]    = &s->band_psd_buffer   [64            * (blk * channels + ch)];
2382             block->mask[ch]        = &s->mask_buffer       [64            * (blk * channels + ch)];
2383             block->qmant[ch]       = &s->qmant_buffer      [AC3_MAX_COEFS * (blk * channels + ch)];
2384             if (s->cpl_enabled) {
2385                 block->cpl_coord_exp[ch]  = &s->cpl_coord_exp_buffer [16  * (blk * channels + ch)];
2386                 block->cpl_coord_mant[ch] = &s->cpl_coord_mant_buffer[16  * (blk * channels + ch)];
2387             }
2388
2389             /* arrangement: channel, block, coeff */
2390             block->exp[ch]         = &s->exp_buffer        [AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2391             block->mdct_coef[ch]   = &s->mdct_coef_buffer  [AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2392         }
2393     }
2394
2395     if (!s->fixed_point) {
2396         FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, s->fixed_coef_buffer, total_coefs *
2397                           sizeof(*s->fixed_coef_buffer), alloc_fail);
2398         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2399             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2400             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2401                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2402             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2403                 block->fixed_coef[ch] = &s->fixed_coef_buffer[AC3_MAX_COEFS * (s->num_blocks * ch + blk)];
2404         }
2405     } else {
2406         for (blk = 0; blk < s->num_blocks; blk++) {
2407             AC3Block *block = &s->blocks[blk];
2408             FF_ALLOCZ_OR_GOTO(avctx, block->fixed_coef, channels *
2409                               sizeof(*block->fixed_coef), alloc_fail);
2410             for (ch = 0; ch < channels; ch++)
2411                 block->fixed_coef[ch] = (int32_t *)block->mdct_coef[ch];
2412         }
2413     }
2414
2415     return 0;
2416 alloc_fail:
2417     return AVERROR(ENOMEM);
2418 }
2419
2420
2421 av_cold int ff_ac3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
2422 {
2423     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
2424     int ret, frame_size_58;
2425
2426     s->avctx = avctx;
2427
2428     s->eac3 = avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_EAC3;
2429
2430     ff_ac3_common_init();
2431
2432     ret = validate_options(s);
2433     if (ret)
2434         return ret;
2435
2436     avctx->frame_size = AC3_BLOCK_SIZE * s->num_blocks;
2437     avctx->delay      = AC3_BLOCK_SIZE;
2438
2439     s->bitstream_mode = avctx->audio_service_type;
2440     if (s->bitstream_mode == AV_AUDIO_SERVICE_TYPE_KARAOKE)
2441         s->bitstream_mode = 0x7;
2442
2443     s->bits_written    = 0;
2444     s->samples_written = 0;
2445
2446     /* calculate crc_inv for both possible frame sizes */
2447     frame_size_58 = (( s->frame_size    >> 2) + ( s->frame_size    >> 4)) << 1;
2448     s->crc_inv[0] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2449     if (s->bit_alloc.sr_code == 1) {
2450         frame_size_58 = (((s->frame_size+2) >> 2) + ((s->frame_size+2) >> 4)) << 1;
2451         s->crc_inv[1] = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (8 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
2452     }
2453
2454     /* set function pointers */
2455     if (CONFIG_AC3_FIXED_ENCODER && s->fixed_point) {
2456         s->mdct_end                     = ff_ac3_fixed_mdct_end;
2457         s->mdct_init                    = ff_ac3_fixed_mdct_init;
2458         s->allocate_sample_buffers      = ff_ac3_fixed_allocate_sample_buffers;
2459     } else if (CONFIG_AC3_ENCODER || CONFIG_EAC3_ENCODER) {
2460         s->mdct_end                     = ff_ac3_float_mdct_end;
2461         s->mdct_init                    = ff_ac3_float_mdct_init;
2462         s->allocate_sample_buffers      = ff_ac3_float_allocate_sample_buffers;
2463     }
2464     if (CONFIG_EAC3_ENCODER && s->eac3)
2465         s->output_frame_header = ff_eac3_output_frame_header;
2466     else
2467         s->output_frame_header = ac3_output_frame_header;
2468
2469     set_bandwidth(s);
2470
2471     exponent_init(s);
2472
2473     bit_alloc_init(s);
2474
2475     ret = s->mdct_init(s);
2476     if (ret)
2477         goto init_fail;
2478
2479     ret = allocate_buffers(s);
2480     if (ret)
2481         goto init_fail;
2482
2483     ff_audiodsp_init(&s->adsp);
2484     ff_me_cmp_init(&s->mecc, avctx);
2485     ff_ac3dsp_init(&s->ac3dsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
2486
2487     dprint_options(s);
2488
2489     return 0;
2490 init_fail:
2491     ff_ac3_encode_close(avctx);
2492     return ret;
2493 }