libavcodec/ac3enc.c

   1 /*
   2  * The simplest AC-3 encoder
   3  * Copyright (c) 2000 Fabrice Bellard
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file libavcodec/ac3enc.c
  24  * The simplest AC-3 encoder.
  25  */
  26 //#define DEBUG
  27 //#define DEBUG_BITALLOC
  28 #include "libavutil/crc.h"
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "get_bits.h" // for ff_reverse
  31 #include "put_bits.h"
  32 #include "ac3.h"
  33 #include "audioconvert.h"
  34
  35 typedef struct AC3EncodeContext {
  36     PutBitContext pb;
  37     int nb_channels;
  38     int nb_all_channels;
  39     int lfe_channel;
  40     const uint8_t *channel_map;
  41     int bit_rate;
  42     unsigned int sample_rate;
  43     unsigned int bitstream_id;
  44     unsigned int frame_size_min; /* minimum frame size in case rounding is necessary */
  45     unsigned int frame_size; /* current frame size in words */
  46     unsigned int bits_written;
  47     unsigned int samples_written;
  48     int sr_shift;
  49     unsigned int frame_size_code;
  50     unsigned int sr_code; /* frequency */
  51     unsigned int channel_mode;
  52     int lfe;
  53     unsigned int bitstream_mode;
  54     short last_samples[AC3_MAX_CHANNELS][256];
  55     unsigned int chbwcod[AC3_MAX_CHANNELS];
  56     int nb_coefs[AC3_MAX_CHANNELS];
  57
  58     /* bitrate allocation control */
  59     int slow_gain_code, slow_decay_code, fast_decay_code, db_per_bit_code, floor_code;
  60     AC3BitAllocParameters bit_alloc;
  61     int coarse_snr_offset;
  62     int fast_gain_code[AC3_MAX_CHANNELS];
  63     int fine_snr_offset[AC3_MAX_CHANNELS];
  64     /* mantissa encoding */
  65     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;
  66 } AC3EncodeContext;
  67
  68 static int16_t costab[64];
  69 static int16_t sintab[64];
  70 static int16_t xcos1[128];
  71 static int16_t xsin1[128];
  72
  73 #define MDCT_NBITS 9
  74 #define N         (1 << MDCT_NBITS)
  75
  76 /* new exponents are sent if their Norm 1 exceed this number */
  77 #define EXP_DIFF_THRESHOLD 1000
  78
  79 static inline int16_t fix15(float a)
  80 {
  81     int v;
  82     v = (int)(a * (float)(1 << 15));
  83     if (v < -32767)
  84         v = -32767;
  85     else if (v > 32767)
  86         v = 32767;
  87     return v;
  88 }
  89
  90 typedef struct IComplex {
  91     short re,im;
  92 } IComplex;
  93
  94 static av_cold void fft_init(int ln)
  95 {
  96     int i, n;
  97     float alpha;
  98
  99     n = 1 << ln;
 100
 101     for(i=0;i<(n/2);i++) {
 102         alpha = 2 * M_PI * (float)i / (float)n;
 103         costab[i] = fix15(cos(alpha));
 104         sintab[i] = fix15(sin(alpha));
 105     }
 106 }
 107
 108 /* butter fly op */
 109 #define BF(pre, pim, qre, qim, pre1, pim1, qre1, qim1) \
 110 {\
 111   int ax, ay, bx, by;\
 112   bx=pre1;\
 113   by=pim1;\
 114   ax=qre1;\
 115   ay=qim1;\
 116   pre = (bx + ax) >> 1;\
 117   pim = (by + ay) >> 1;\
 118   qre = (bx - ax) >> 1;\
 119   qim = (by - ay) >> 1;\
 120 }
 121
 122 #define CMUL(pre, pim, are, aim, bre, bim) \
 123 {\
 124    pre = (MUL16(are, bre) - MUL16(aim, bim)) >> 15;\
 125    pim = (MUL16(are, bim) + MUL16(bre, aim)) >> 15;\
 126 }
 127
 128
 129 /* do a 2^n point complex fft on 2^ln points. */
 130 static void fft(IComplex *z, int ln)
 131 {
 132     int        j, l, np, np2;
 133     int        nblocks, nloops;
 134     register IComplex *p,*q;
 135     int tmp_re, tmp_im;
 136
 137     np = 1 << ln;
 138
 139     /* reverse */
 140     for(j=0;j<np;j++) {
 141         int k = ff_reverse[j] >> (8 - ln);
 142         if (k < j)
 143             FFSWAP(IComplex, z[k], z[j]);
 144     }
 145
 146     /* pass 0 */
 147
 148     p=&z[0];
 149     j=(np >> 1);
 150     do {
 151         BF(p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im,
 152            p[0].re, p[0].im, p[1].re, p[1].im);
 153         p+=2;
 154     } while (--j != 0);
 155
 156     /* pass 1 */
 157
 158     p=&z[0];
 159     j=np >> 2;
 160     do {
 161         BF(p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im,
 162            p[0].re, p[0].im, p[2].re, p[2].im);
 163         BF(p[1].re, p[1].im, p[3].re, p[3].im,
 164            p[1].re, p[1].im, p[3].im, -p[3].re);
 165         p+=4;
 166     } while (--j != 0);
 167
 168     /* pass 2 .. ln-1 */
 169
 170     nblocks = np >> 3;
 171     nloops = 1 << 2;
 172     np2 = np >> 1;
 173     do {
 174         p = z;
 175         q = z + nloops;
 176         for (j = 0; j < nblocks; ++j) {
 177
 178             BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
 179                p->re, p->im, q->re, q->im);
 180
 181             p++;
 182             q++;
 183             for(l = nblocks; l < np2; l += nblocks) {
 184                 CMUL(tmp_re, tmp_im, costab[l], -sintab[l], q->re, q->im);
 185                 BF(p->re, p->im, q->re, q->im,
 186                    p->re, p->im, tmp_re, tmp_im);
 187                 p++;
 188                 q++;
 189             }
 190             p += nloops;
 191             q += nloops;
 192         }
 193         nblocks = nblocks >> 1;
 194         nloops = nloops << 1;
 195     } while (nblocks != 0);
 196 }
 197
 198 /* do a 512 point mdct */
 199 static void mdct512(int32_t *out, int16_t *in)
 200 {
 201     int i, re, im, re1, im1;
 202     int16_t rot[N];
 203     IComplex x[N/4];
 204
 205     /* shift to simplify computations */
 206     for(i=0;i<N/4;i++)
 207         rot[i] = -in[i + 3*N/4];
 208     for(i=N/4;i<N;i++)
 209         rot[i] = in[i - N/4];
 210
 211     /* pre rotation */
 212     for(i=0;i<N/4;i++) {
 213         re = ((int)rot[2*i] - (int)rot[N-1-2*i]) >> 1;
 214         im = -((int)rot[N/2+2*i] - (int)rot[N/2-1-2*i]) >> 1;
 215         CMUL(x[i].re, x[i].im, re, im, -xcos1[i], xsin1[i]);
 216     }
 217
 218     fft(x, MDCT_NBITS - 2);
 219
 220     /* post rotation */
 221     for(i=0;i<N/4;i++) {
 222         re = x[i].re;
 223         im = x[i].im;
 224         CMUL(re1, im1, re, im, xsin1[i], xcos1[i]);
 225         out[2*i] = im1;
 226         out[N/2-1-2*i] = re1;
 227     }
 228 }
 229
 230 /* XXX: use another norm ? */
 231 static int calc_exp_diff(uint8_t *exp1, uint8_t *exp2, int n)
 232 {
 233     int sum, i;
 234     sum = 0;
 235     for(i=0;i<n;i++) {
 236         sum += abs(exp1[i] - exp2[i]);
 237     }
 238     return sum;
 239 }
 240
 241 static void compute_exp_strategy(uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
 242                                  uint8_t exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 243                                  int ch, int is_lfe)
 244 {
 245     int i, j;
 246     int exp_diff;
 247
 248     /* estimate if the exponent variation & decide if they should be
 249        reused in the next frame */
 250     exp_strategy[0][ch] = EXP_NEW;
 251     for(i=1;i<NB_BLOCKS;i++) {
 252         exp_diff = calc_exp_diff(exp[i][ch], exp[i-1][ch], N/2);
 253 #ifdef DEBUG
 254         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "exp_diff=%d\n", exp_diff);
 255 #endif
 256         if (exp_diff > EXP_DIFF_THRESHOLD)
 257             exp_strategy[i][ch] = EXP_NEW;
 258         else
 259             exp_strategy[i][ch] = EXP_REUSE;
 260     }
 261     if (is_lfe)
 262         return;
 263
 264     /* now select the encoding strategy type : if exponents are often
 265        recoded, we use a coarse encoding */
 266     i = 0;
 267     while (i < NB_BLOCKS) {
 268         j = i + 1;
 269         while (j < NB_BLOCKS && exp_strategy[j][ch] == EXP_REUSE)
 270             j++;
 271         switch(j - i) {
 272         case 1:
 273             exp_strategy[i][ch] = EXP_D45;
 274             break;
 275         case 2:
 276         case 3:
 277             exp_strategy[i][ch] = EXP_D25;
 278             break;
 279         default:
 280             exp_strategy[i][ch] = EXP_D15;
 281             break;
 282         }
 283         i = j;
 284     }
 285 }
 286
 287 /* set exp[i] to min(exp[i], exp1[i]) */
 288 static void exponent_min(uint8_t exp[N/2], uint8_t exp1[N/2], int n)
 289 {
 290     int i;
 291
 292     for(i=0;i<n;i++) {
 293         if (exp1[i] < exp[i])
 294             exp[i] = exp1[i];
 295     }
 296 }
 297
 298 /* update the exponents so that they are the ones the decoder will
 299    decode. Return the number of bits used to code the exponents */
 300 static int encode_exp(uint8_t encoded_exp[N/2],
 301                       uint8_t exp[N/2],
 302                       int nb_exps,
 303                       int exp_strategy)
 304 {
 305     int group_size, nb_groups, i, j, k, exp_min;
 306     uint8_t exp1[N/2];
 307
 308     switch(exp_strategy) {
 309     case EXP_D15:
 310         group_size = 1;
 311         break;
 312     case EXP_D25:
 313         group_size = 2;
 314         break;
 315     default:
 316     case EXP_D45:
 317         group_size = 4;
 318         break;
 319     }
 320     nb_groups = ((nb_exps + (group_size * 3) - 4) / (3 * group_size)) * 3;
 321
 322     /* for each group, compute the minimum exponent */
 323     exp1[0] = exp[0]; /* DC exponent is handled separately */
 324     k = 1;
 325     for(i=1;i<=nb_groups;i++) {
 326         exp_min = exp[k];
 327         assert(exp_min >= 0 && exp_min <= 24);
 328         for(j=1;j<group_size;j++) {
 329             if (exp[k+j] < exp_min)
 330                 exp_min = exp[k+j];
 331         }
 332         exp1[i] = exp_min;
 333         k += group_size;
 334     }
 335
 336     /* constraint for DC exponent */
 337     if (exp1[0] > 15)
 338         exp1[0] = 15;
 339
 340     /* Decrease the delta between each groups to within 2
 341      * so that they can be differentially encoded */
 342     for (i=1;i<=nb_groups;i++)
 343         exp1[i] = FFMIN(exp1[i], exp1[i-1] + 2);
 344     for (i=nb_groups-1;i>=0;i--)
 345         exp1[i] = FFMIN(exp1[i], exp1[i+1] + 2);
 346
 347     /* now we have the exponent values the decoder will see */
 348     encoded_exp[0] = exp1[0];
 349     k = 1;
 350     for(i=1;i<=nb_groups;i++) {
 351         for(j=0;j<group_size;j++) {
 352             encoded_exp[k+j] = exp1[i];
 353         }
 354         k += group_size;
 355     }
 356
 357 #if defined(DEBUG)
 358     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "exponents: strategy=%d\n", exp_strategy);
 359     for(i=0;i<=nb_groups * group_size;i++) {
 360         av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "%d ", encoded_exp[i]);
 361     }
 362     av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "\n");
 363 #endif
 364
 365     return 4 + (nb_groups / 3) * 7;
 366 }
 367
 368 /* return the size in bits taken by the mantissa */
 369 static int compute_mantissa_size(AC3EncodeContext *s, uint8_t *m, int nb_coefs)
 370 {
 371     int bits, mant, i;
 372
 373     bits = 0;
 374     for(i=0;i<nb_coefs;i++) {
 375         mant = m[i];
 376         switch(mant) {
 377         case 0:
 378             /* nothing */
 379             break;
 380         case 1:
 381             /* 3 mantissa in 5 bits */
 382             if (s->mant1_cnt == 0)
 383                 bits += 5;
 384             if (++s->mant1_cnt == 3)
 385                 s->mant1_cnt = 0;
 386             break;
 387         case 2:
 388             /* 3 mantissa in 7 bits */
 389             if (s->mant2_cnt == 0)
 390                 bits += 7;
 391             if (++s->mant2_cnt == 3)
 392                 s->mant2_cnt = 0;
 393             break;
 394         case 3:
 395             bits += 3;
 396             break;
 397         case 4:
 398             /* 2 mantissa in 7 bits */
 399             if (s->mant4_cnt == 0)
 400                 bits += 7;
 401             if (++s->mant4_cnt == 2)
 402                 s->mant4_cnt = 0;
 403             break;
 404         case 14:
 405             bits += 14;
 406             break;
 407         case 15:
 408             bits += 16;
 409             break;
 410         default:
 411             bits += mant - 1;
 412             break;
 413         }
 414     }
 415     return bits;
 416 }
 417
 418
 419 static void bit_alloc_masking(AC3EncodeContext *s,
 420                               uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 421                               uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
 422                               int16_t psd[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 423                               int16_t mask[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][50])
 424 {
 425     int blk, ch;
 426     int16_t band_psd[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][50];
 427
 428     for(blk=0; blk<NB_BLOCKS; blk++) {
 429         for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
 430             if(exp_strategy[blk][ch] == EXP_REUSE) {
 431                 memcpy(psd[blk][ch], psd[blk-1][ch], (N/2)*sizeof(int16_t));
 432                 memcpy(mask[blk][ch], mask[blk-1][ch], 50*sizeof(int16_t));
 433             } else {
 434                 ff_ac3_bit_alloc_calc_psd(encoded_exp[blk][ch], 0,
 435                                           s->nb_coefs[ch],
 436                                           psd[blk][ch], band_psd[blk][ch]);
 437                 ff_ac3_bit_alloc_calc_mask(&s->bit_alloc, band_psd[blk][ch],
 438                                            0, s->nb_coefs[ch],
 439                                            ff_ac3_fast_gain_tab[s->fast_gain_code[ch]],
 440                                            ch == s->lfe_channel,
 441                                            DBA_NONE, 0, NULL, NULL, NULL,
 442                                            mask[blk][ch]);
 443             }
 444         }
 445     }
 446 }
 447
 448 static int bit_alloc(AC3EncodeContext *s,
 449                      int16_t mask[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][50],
 450                      int16_t psd[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 451                      uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 452                      int frame_bits, int coarse_snr_offset, int fine_snr_offset)
 453 {
 454     int i, ch;
 455     int snr_offset;
 456
 457     snr_offset = (((coarse_snr_offset - 15) << 4) + fine_snr_offset) << 2;
 458
 459     /* compute size */
 460     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
 461         s->mant1_cnt = 0;
 462         s->mant2_cnt = 0;
 463         s->mant4_cnt = 0;
 464         for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
 465             ff_ac3_bit_alloc_calc_bap(mask[i][ch], psd[i][ch], 0,
 466                                       s->nb_coefs[ch], snr_offset,
 467                                       s->bit_alloc.floor, ff_ac3_bap_tab,
 468                                       bap[i][ch]);
 469             frame_bits += compute_mantissa_size(s, bap[i][ch],
 470                                                  s->nb_coefs[ch]);
 471         }
 472     }
 473 #if 0
 474     printf("csnr=%d fsnr=%d frame_bits=%d diff=%d\n",
 475            coarse_snr_offset, fine_snr_offset, frame_bits,
 476            16 * s->frame_size - ((frame_bits + 7) & ~7));
 477 #endif
 478     return 16 * s->frame_size - frame_bits;
 479 }
 480
 481 #define SNR_INC1 4
 482
 483 static int compute_bit_allocation(AC3EncodeContext *s,
 484                                   uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 485                                   uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 486                                   uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS],
 487                                   int frame_bits)
 488 {
 489     int i, ch;
 490     int coarse_snr_offset, fine_snr_offset;
 491     uint8_t bap1[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
 492     int16_t psd[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
 493     int16_t mask[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][50];
 494     static const int frame_bits_inc[8] = { 0, 0, 2, 2, 2, 4, 2, 4 };
 495
 496     /* init default parameters */
 497     s->slow_decay_code = 2;
 498     s->fast_decay_code = 1;
 499     s->slow_gain_code = 1;
 500     s->db_per_bit_code = 2;
 501     s->floor_code = 4;
 502     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++)
 503         s->fast_gain_code[ch] = 4;
 504
 505     /* compute real values */
 506     s->bit_alloc.sr_code = s->sr_code;
 507     s->bit_alloc.sr_shift = s->sr_shift;
 508     s->bit_alloc.slow_decay = ff_ac3_slow_decay_tab[s->slow_decay_code] >> s->sr_shift;
 509     s->bit_alloc.fast_decay = ff_ac3_fast_decay_tab[s->fast_decay_code] >> s->sr_shift;
 510     s->bit_alloc.slow_gain = ff_ac3_slow_gain_tab[s->slow_gain_code];
 511     s->bit_alloc.db_per_bit = ff_ac3_db_per_bit_tab[s->db_per_bit_code];
 512     s->bit_alloc.floor = ff_ac3_floor_tab[s->floor_code];
 513
 514     /* header size */
 515     frame_bits += 65;
 516     // if (s->channel_mode == 2)
 517     //    frame_bits += 2;
 518     frame_bits += frame_bits_inc[s->channel_mode];
 519
 520     /* audio blocks */
 521     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
 522         frame_bits += s->nb_channels * 2 + 2; /* blksw * c, dithflag * c, dynrnge, cplstre */
 523         if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO) {
 524             frame_bits++; /* rematstr */
 525             if(i==0) frame_bits += 4;
 526         }
 527         frame_bits += 2 * s->nb_channels; /* chexpstr[2] * c */
 528         if (s->lfe)
 529             frame_bits++; /* lfeexpstr */
 530         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
 531             if (exp_strategy[i][ch] != EXP_REUSE)
 532                 frame_bits += 6 + 2; /* chbwcod[6], gainrng[2] */
 533         }
 534         frame_bits++; /* baie */
 535         frame_bits++; /* snr */
 536         frame_bits += 2; /* delta / skip */
 537     }
 538     frame_bits++; /* cplinu for block 0 */
 539     /* bit alloc info */
 540     /* sdcycod[2], fdcycod[2], sgaincod[2], dbpbcod[2], floorcod[3] */
 541     /* csnroffset[6] */
 542     /* (fsnoffset[4] + fgaincod[4]) * c */
 543     frame_bits += 2*4 + 3 + 6 + s->nb_all_channels * (4 + 3);
 544
 545     /* auxdatae, crcrsv */
 546     frame_bits += 2;
 547
 548     /* CRC */
 549     frame_bits += 16;
 550
 551     /* calculate psd and masking curve before doing bit allocation */
 552     bit_alloc_masking(s, encoded_exp, exp_strategy, psd, mask);
 553
 554     /* now the big work begins : do the bit allocation. Modify the snr
 555        offset until we can pack everything in the requested frame size */
 556
 557     coarse_snr_offset = s->coarse_snr_offset;
 558     while (coarse_snr_offset >= 0 &&
 559            bit_alloc(s, mask, psd, bap, frame_bits, coarse_snr_offset, 0) < 0)
 560         coarse_snr_offset -= SNR_INC1;
 561     if (coarse_snr_offset < 0) {
 562         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Bit allocation failed. Try increasing the bitrate.\n");
 563         return -1;
 564     }
 565     while ((coarse_snr_offset + SNR_INC1) <= 63 &&
 566            bit_alloc(s, mask, psd, bap1, frame_bits,
 567                      coarse_snr_offset + SNR_INC1, 0) >= 0) {
 568         coarse_snr_offset += SNR_INC1;
 569         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
 570     }
 571     while ((coarse_snr_offset + 1) <= 63 &&
 572            bit_alloc(s, mask, psd, bap1, frame_bits, coarse_snr_offset + 1, 0) >= 0) {
 573         coarse_snr_offset++;
 574         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
 575     }
 576
 577     fine_snr_offset = 0;
 578     while ((fine_snr_offset + SNR_INC1) <= 15 &&
 579            bit_alloc(s, mask, psd, bap1, frame_bits,
 580                      coarse_snr_offset, fine_snr_offset + SNR_INC1) >= 0) {
 581         fine_snr_offset += SNR_INC1;
 582         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
 583     }
 584     while ((fine_snr_offset + 1) <= 15 &&
 585            bit_alloc(s, mask, psd, bap1, frame_bits,
 586                      coarse_snr_offset, fine_snr_offset + 1) >= 0) {
 587         fine_snr_offset++;
 588         memcpy(bap, bap1, sizeof(bap1));
 589     }
 590
 591     s->coarse_snr_offset = coarse_snr_offset;
 592     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++)
 593         s->fine_snr_offset[ch] = fine_snr_offset;
 594 #if defined(DEBUG_BITALLOC)
 595     {
 596         int j;
 597
 598         for(i=0;i<6;i++) {
 599             for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
 600                 printf("Block #%d Ch%d:\n", i, ch);
 601                 printf("bap=");
 602                 for(j=0;j<s->nb_coefs[ch];j++) {
 603                     printf("%d ",bap[i][ch][j]);
 604                 }
 605                 printf("\n");
 606             }
 607         }
 608     }
 609 #endif
 610     return 0;
 611 }
 612
 613 static av_cold int set_channel_info(AC3EncodeContext *s, int channels,
 614                                     int64_t *channel_layout)
 615 {
 616     int ch_layout;
 617
 618     if (channels < 1 || channels > AC3_MAX_CHANNELS)
 619         return -1;
 620     if ((uint64_t)*channel_layout > 0x7FF)
 621         return -1;
 622     ch_layout = *channel_layout;
 623     if (!ch_layout)
 624         ch_layout = avcodec_guess_channel_layout(channels, CODEC_ID_AC3, NULL);
 625     if (avcodec_channel_layout_num_channels(ch_layout) != channels)
 626         return -1;
 627
 628     s->lfe = !!(ch_layout & CH_LOW_FREQUENCY);
 629     s->nb_all_channels = channels;
 630     s->nb_channels = channels - s->lfe;
 631     s->lfe_channel = s->lfe ? s->nb_channels : -1;
 632     if (s->lfe)
 633         ch_layout -= CH_LOW_FREQUENCY;
 634
 635     switch (ch_layout) {
 636     case CH_LAYOUT_MONO:           s->channel_mode = AC3_CHMODE_MONO;   break;
 637     case CH_LAYOUT_STEREO:         s->channel_mode = AC3_CHMODE_STEREO; break;
 638     case CH_LAYOUT_SURROUND:       s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F;     break;
 639     case CH_LAYOUT_2_1:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F1R;   break;
 640     case CH_LAYOUT_4POINT0:        s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F1R;   break;
 641     case CH_LAYOUT_QUAD:
 642     case CH_LAYOUT_2_2:            s->channel_mode = AC3_CHMODE_2F2R;   break;
 643     case CH_LAYOUT_5POINT0:
 644     case CH_LAYOUT_5POINT0_BACK:   s->channel_mode = AC3_CHMODE_3F2R;   break;
 645     default:
 646         return -1;
 647     }
 648
 649     s->channel_map = ff_ac3_enc_channel_map[s->channel_mode][s->lfe];
 650     *channel_layout = ch_layout;
 651     if (s->lfe)
 652         *channel_layout |= CH_LOW_FREQUENCY;
 653
 654     return 0;
 655 }
 656
 657 static av_cold int AC3_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 658 {
 659     int freq = avctx->sample_rate;
 660     int bitrate = avctx->bit_rate;
 661     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
 662     int i, j, ch;
 663     float alpha;
 664     int bw_code;
 665
 666     avctx->frame_size = AC3_FRAME_SIZE;
 667
 668     ac3_common_init();
 669
 670     if (!avctx->channel_layout) {
 671         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The "
 672                                       "encoder will guess the layout, but it "
 673                                       "might be incorrect.\n");
 674     }
 675     if (set_channel_info(s, avctx->channels, &avctx->channel_layout)) {
 676         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid channel layout\n");
 677         return -1;
 678     }
 679
 680     /* frequency */
 681     for(i=0;i<3;i++) {
 682         for(j=0;j<3;j++)
 683             if ((ff_ac3_sample_rate_tab[j] >> i) == freq)
 684                 goto found;
 685     }
 686     return -1;
 687  found:
 688     s->sample_rate = freq;
 689     s->sr_shift = i;
 690     s->sr_code = j;
 691     s->bitstream_id = 8 + s->sr_shift;
 692     s->bitstream_mode = 0; /* complete main audio service */
 693
 694     /* bitrate & frame size */
 695     for(i=0;i<19;i++) {
 696         if ((ff_ac3_bitrate_tab[i] >> s->sr_shift)*1000 == bitrate)
 697             break;
 698     }
 699     if (i == 19)
 700         return -1;
 701     s->bit_rate = bitrate;
 702     s->frame_size_code = i << 1;
 703     s->frame_size_min = ff_ac3_frame_size_tab[s->frame_size_code][s->sr_code];
 704     s->bits_written = 0;
 705     s->samples_written = 0;
 706     s->frame_size = s->frame_size_min;
 707
 708     /* bit allocation init */
 709     if(avctx->cutoff) {
 710         /* calculate bandwidth based on user-specified cutoff frequency */
 711         int cutoff = av_clip(avctx->cutoff, 1, s->sample_rate >> 1);
 712         int fbw_coeffs = cutoff * 512 / s->sample_rate;
 713         bw_code = av_clip((fbw_coeffs - 73) / 3, 0, 60);
 714     } else {
 715         /* use default bandwidth setting */
 716         /* XXX: should compute the bandwidth according to the frame
 717            size, so that we avoid annoying high frequency artifacts */
 718         bw_code = 50;
 719     }
 720     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
 721         /* bandwidth for each channel */
 722         s->chbwcod[ch] = bw_code;
 723         s->nb_coefs[ch] = bw_code * 3 + 73;
 724     }
 725     if (s->lfe) {
 726         s->nb_coefs[s->lfe_channel] = 7; /* fixed */
 727     }
 728     /* initial snr offset */
 729     s->coarse_snr_offset = 40;
 730
 731     /* mdct init */
 732     fft_init(MDCT_NBITS - 2);
 733     for(i=0;i<N/4;i++) {
 734         alpha = 2 * M_PI * (i + 1.0 / 8.0) / (float)N;
 735         xcos1[i] = fix15(-cos(alpha));
 736         xsin1[i] = fix15(-sin(alpha));
 737     }
 738
 739     avctx->coded_frame= avcodec_alloc_frame();
 740     avctx->coded_frame->key_frame= 1;
 741
 742     return 0;
 743 }
 744
 745 /* output the AC-3 frame header */
 746 static void output_frame_header(AC3EncodeContext *s, unsigned char *frame)
 747 {
 748     init_put_bits(&s->pb, frame, AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE);
 749
 750     put_bits(&s->pb, 16, 0x0b77); /* frame header */
 751     put_bits(&s->pb, 16, 0); /* crc1: will be filled later */
 752     put_bits(&s->pb, 2, s->sr_code);
 753     put_bits(&s->pb, 6, s->frame_size_code + (s->frame_size - s->frame_size_min));
 754     put_bits(&s->pb, 5, s->bitstream_id);
 755     put_bits(&s->pb, 3, s->bitstream_mode);
 756     put_bits(&s->pb, 3, s->channel_mode);
 757     if ((s->channel_mode & 0x01) && s->channel_mode != AC3_CHMODE_MONO)
 758         put_bits(&s->pb, 2, 1); /* XXX -4.5 dB */
 759     if (s->channel_mode & 0x04)
 760         put_bits(&s->pb, 2, 1); /* XXX -6 dB */
 761     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 762         put_bits(&s->pb, 2, 0); /* surround not indicated */
 763     put_bits(&s->pb, 1, s->lfe); /* LFE */
 764     put_bits(&s->pb, 5, 31); /* dialog norm: -31 db */
 765     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no compression control word */
 766     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no lang code */
 767     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no audio production info */
 768     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no copyright */
 769     put_bits(&s->pb, 1, 1); /* original bitstream */
 770     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no time code 1 */
 771     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no time code 2 */
 772     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no additional bit stream info */
 773 }
 774
 775 /* symetric quantization on 'levels' levels */
 776 static inline int sym_quant(int c, int e, int levels)
 777 {
 778     int v;
 779
 780     if (c >= 0) {
 781         v = (levels * (c << e)) >> 24;
 782         v = (v + 1) >> 1;
 783         v = (levels >> 1) + v;
 784     } else {
 785         v = (levels * ((-c) << e)) >> 24;
 786         v = (v + 1) >> 1;
 787         v = (levels >> 1) - v;
 788     }
 789     assert (v >= 0 && v < levels);
 790     return v;
 791 }
 792
 793 /* asymetric quantization on 2^qbits levels */
 794 static inline int asym_quant(int c, int e, int qbits)
 795 {
 796     int lshift, m, v;
 797
 798     lshift = e + qbits - 24;
 799     if (lshift >= 0)
 800         v = c << lshift;
 801     else
 802         v = c >> (-lshift);
 803     /* rounding */
 804     v = (v + 1) >> 1;
 805     m = (1 << (qbits-1));
 806     if (v >= m)
 807         v = m - 1;
 808     assert(v >= -m);
 809     return v & ((1 << qbits)-1);
 810 }
 811
 812 /* Output one audio block. There are NB_BLOCKS audio blocks in one AC-3
 813    frame */
 814 static void output_audio_block(AC3EncodeContext *s,
 815                                uint8_t exp_strategy[AC3_MAX_CHANNELS],
 816                                uint8_t encoded_exp[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 817                                uint8_t bap[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 818                                int32_t mdct_coefs[AC3_MAX_CHANNELS][N/2],
 819                                int8_t global_exp[AC3_MAX_CHANNELS],
 820                                int block_num)
 821 {
 822     int ch, nb_groups, group_size, i, baie, rbnd;
 823     uint8_t *p;
 824     uint16_t qmant[AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
 825     int exp0, exp1;
 826     int mant1_cnt, mant2_cnt, mant4_cnt;
 827     uint16_t *qmant1_ptr, *qmant2_ptr, *qmant4_ptr;
 828     int delta0, delta1, delta2;
 829
 830     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++)
 831         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* 512 point MDCT */
 832     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++)
 833         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* no dither */
 834     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no dynamic range */
 835     if (block_num == 0) {
 836         /* for block 0, even if no coupling, we must say it. This is a
 837            waste of bit :-) */
 838         put_bits(&s->pb, 1, 1); /* coupling strategy present */
 839         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no coupling strategy */
 840     } else {
 841         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no new coupling strategy */
 842     }
 843
 844     if (s->channel_mode == AC3_CHMODE_STEREO)
 845       {
 846         if(block_num==0)
 847           {
 848             /* first block must define rematrixing (rematstr)  */
 849             put_bits(&s->pb, 1, 1);
 850
 851             /* dummy rematrixing rematflg(1:4)=0 */
 852             for (rbnd=0;rbnd<4;rbnd++)
 853               put_bits(&s->pb, 1, 0);
 854           }
 855         else
 856           {
 857             /* no matrixing (but should be used in the future) */
 858             put_bits(&s->pb, 1, 0);
 859           }
 860       }
 861
 862 #if defined(DEBUG)
 863     {
 864       static int count = 0;
 865       av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Block #%d (%d)\n", block_num, count++);
 866     }
 867 #endif
 868     /* exponent strategy */
 869     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
 870         put_bits(&s->pb, 2, exp_strategy[ch]);
 871     }
 872
 873     if (s->lfe) {
 874         put_bits(&s->pb, 1, exp_strategy[s->lfe_channel]);
 875     }
 876
 877     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
 878         if (exp_strategy[ch] != EXP_REUSE)
 879             put_bits(&s->pb, 6, s->chbwcod[ch]);
 880     }
 881
 882     /* exponents */
 883     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
 884         switch(exp_strategy[ch]) {
 885         case EXP_REUSE:
 886             continue;
 887         case EXP_D15:
 888             group_size = 1;
 889             break;
 890         case EXP_D25:
 891             group_size = 2;
 892             break;
 893         default:
 894         case EXP_D45:
 895             group_size = 4;
 896             break;
 897         }
 898         nb_groups = (s->nb_coefs[ch] + (group_size * 3) - 4) / (3 * group_size);
 899         p = encoded_exp[ch];
 900
 901         /* first exponent */
 902         exp1 = *p++;
 903         put_bits(&s->pb, 4, exp1);
 904
 905         /* next ones are delta encoded */
 906         for(i=0;i<nb_groups;i++) {
 907             /* merge three delta in one code */
 908             exp0 = exp1;
 909             exp1 = p[0];
 910             p += group_size;
 911             delta0 = exp1 - exp0 + 2;
 912
 913             exp0 = exp1;
 914             exp1 = p[0];
 915             p += group_size;
 916             delta1 = exp1 - exp0 + 2;
 917
 918             exp0 = exp1;
 919             exp1 = p[0];
 920             p += group_size;
 921             delta2 = exp1 - exp0 + 2;
 922
 923             put_bits(&s->pb, 7, ((delta0 * 5 + delta1) * 5) + delta2);
 924         }
 925
 926         if (ch != s->lfe_channel)
 927             put_bits(&s->pb, 2, 0); /* no gain range info */
 928     }
 929
 930     /* bit allocation info */
 931     baie = (block_num == 0);
 932     put_bits(&s->pb, 1, baie);
 933     if (baie) {
 934         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_decay_code);
 935         put_bits(&s->pb, 2, s->fast_decay_code);
 936         put_bits(&s->pb, 2, s->slow_gain_code);
 937         put_bits(&s->pb, 2, s->db_per_bit_code);
 938         put_bits(&s->pb, 3, s->floor_code);
 939     }
 940
 941     /* snr offset */
 942     put_bits(&s->pb, 1, baie); /* always present with bai */
 943     if (baie) {
 944         put_bits(&s->pb, 6, s->coarse_snr_offset);
 945         for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
 946             put_bits(&s->pb, 4, s->fine_snr_offset[ch]);
 947             put_bits(&s->pb, 3, s->fast_gain_code[ch]);
 948         }
 949     }
 950
 951     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no delta bit allocation */
 952     put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no data to skip */
 953
 954     /* mantissa encoding : we use two passes to handle the grouping. A
 955        one pass method may be faster, but it would necessitate to
 956        modify the output stream. */
 957
 958     /* first pass: quantize */
 959     mant1_cnt = mant2_cnt = mant4_cnt = 0;
 960     qmant1_ptr = qmant2_ptr = qmant4_ptr = NULL;
 961
 962     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
 963         int b, c, e, v;
 964
 965         for(i=0;i<s->nb_coefs[ch];i++) {
 966             c = mdct_coefs[ch][i];
 967             e = encoded_exp[ch][i] - global_exp[ch];
 968             b = bap[ch][i];
 969             switch(b) {
 970             case 0:
 971                 v = 0;
 972                 break;
 973             case 1:
 974                 v = sym_quant(c, e, 3);
 975                 switch(mant1_cnt) {
 976                 case 0:
 977                     qmant1_ptr = &qmant[ch][i];
 978                     v = 9 * v;
 979                     mant1_cnt = 1;
 980                     break;
 981                 case 1:
 982                     *qmant1_ptr += 3 * v;
 983                     mant1_cnt = 2;
 984                     v = 128;
 985                     break;
 986                 default:
 987                     *qmant1_ptr += v;
 988                     mant1_cnt = 0;
 989                     v = 128;
 990                     break;
 991                 }
 992                 break;
 993             case 2:
 994                 v = sym_quant(c, e, 5);
 995                 switch(mant2_cnt) {
 996                 case 0:
 997                     qmant2_ptr = &qmant[ch][i];
 998                     v = 25 * v;
 999                     mant2_cnt = 1;
1000                     break;
1001                 case 1:
1002                     *qmant2_ptr += 5 * v;
1003                     mant2_cnt = 2;
1004                     v = 128;
1005                     break;
1006                 default:
1007                     *qmant2_ptr += v;
1008                     mant2_cnt = 0;
1009                     v = 128;
1010                     break;
1011                 }
1012                 break;
1013             case 3:
1014                 v = sym_quant(c, e, 7);
1015                 break;
1016             case 4:
1017                 v = sym_quant(c, e, 11);
1018                 switch(mant4_cnt) {
1019                 case 0:
1020                     qmant4_ptr = &qmant[ch][i];
1021                     v = 11 * v;
1022                     mant4_cnt = 1;
1023                     break;
1024                 default:
1025                     *qmant4_ptr += v;
1026                     mant4_cnt = 0;
1027                     v = 128;
1028                     break;
1029                 }
1030                 break;
1031             case 5:
1032                 v = sym_quant(c, e, 15);
1033                 break;
1034             case 14:
1035                 v = asym_quant(c, e, 14);
1036                 break;
1037             case 15:
1038                 v = asym_quant(c, e, 16);
1039                 break;
1040             default:
1041                 v = asym_quant(c, e, b - 1);
1042                 break;
1043             }
1044             qmant[ch][i] = v;
1045         }
1046     }
1047
1048     /* second pass : output the values */
1049     for (ch = 0; ch < s->nb_all_channels; ch++) {
1050         int b, q;
1051
1052         for(i=0;i<s->nb_coefs[ch];i++) {
1053             q = qmant[ch][i];
1054             b = bap[ch][i];
1055             switch(b) {
1056             case 0:
1057                 break;
1058             case 1:
1059                 if (q != 128)
1060                     put_bits(&s->pb, 5, q);
1061                 break;
1062             case 2:
1063                 if (q != 128)
1064                     put_bits(&s->pb, 7, q);
1065                 break;
1066             case 3:
1067                 put_bits(&s->pb, 3, q);
1068                 break;
1069             case 4:
1070                 if (q != 128)
1071                     put_bits(&s->pb, 7, q);
1072                 break;
1073             case 14:
1074                 put_bits(&s->pb, 14, q);
1075                 break;
1076             case 15:
1077                 put_bits(&s->pb, 16, q);
1078                 break;
1079             default:
1080                 put_bits(&s->pb, b - 1, q);
1081                 break;
1082             }
1083         }
1084     }
1085 }
1086
1087 #define CRC16_POLY ((1 << 0) | (1 << 2) | (1 << 15) | (1 << 16))
1088
1089 static unsigned int mul_poly(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int poly)
1090 {
1091     unsigned int c;
1092
1093     c = 0;
1094     while (a) {
1095         if (a & 1)
1096             c ^= b;
1097         a = a >> 1;
1098         b = b << 1;
1099         if (b & (1 << 16))
1100             b ^= poly;
1101     }
1102     return c;
1103 }
1104
1105 static unsigned int pow_poly(unsigned int a, unsigned int n, unsigned int poly)
1106 {
1107     unsigned int r;
1108     r = 1;
1109     while (n) {
1110         if (n & 1)
1111             r = mul_poly(r, a, poly);
1112         a = mul_poly(a, a, poly);
1113         n >>= 1;
1114     }
1115     return r;
1116 }
1117
1118
1119 /* compute log2(max(abs(tab[]))) */
1120 static int log2_tab(int16_t *tab, int n)
1121 {
1122     int i, v;
1123
1124     v = 0;
1125     for(i=0;i<n;i++) {
1126         v |= abs(tab[i]);
1127     }
1128     return av_log2(v);
1129 }
1130
1131 static void lshift_tab(int16_t *tab, int n, int lshift)
1132 {
1133     int i;
1134
1135     if (lshift > 0) {
1136         for(i=0;i<n;i++) {
1137             tab[i] <<= lshift;
1138         }
1139     } else if (lshift < 0) {
1140         lshift = -lshift;
1141         for(i=0;i<n;i++) {
1142             tab[i] >>= lshift;
1143         }
1144     }
1145 }
1146
1147 /* fill the end of the frame and compute the two crcs */
1148 static int output_frame_end(AC3EncodeContext *s)
1149 {
1150     int frame_size, frame_size_58, n, crc1, crc2, crc_inv;
1151     uint8_t *frame;
1152
1153     frame_size = s->frame_size; /* frame size in words */
1154     /* align to 8 bits */
1155     flush_put_bits(&s->pb);
1156     /* add zero bytes to reach the frame size */
1157     frame = s->pb.buf;
1158     n = 2 * s->frame_size - (put_bits_ptr(&s->pb) - frame) - 2;
1159     assert(n >= 0);
1160     if(n>0)
1161       memset(put_bits_ptr(&s->pb), 0, n);
1162
1163     /* Now we must compute both crcs : this is not so easy for crc1
1164        because it is at the beginning of the data... */
1165     frame_size_58 = (frame_size >> 1) + (frame_size >> 3);
1166     crc1 = bswap_16(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0,
1167                            frame + 4, 2 * frame_size_58 - 4));
1168     /* XXX: could precompute crc_inv */
1169     crc_inv = pow_poly((CRC16_POLY >> 1), (16 * frame_size_58) - 16, CRC16_POLY);
1170     crc1 = mul_poly(crc_inv, crc1, CRC16_POLY);
1171     AV_WB16(frame+2,crc1);
1172
1173     crc2 = bswap_16(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0,
1174                            frame + 2 * frame_size_58,
1175                            (frame_size - frame_size_58) * 2 - 2));
1176     AV_WB16(frame+2*frame_size-2,crc2);
1177
1178     //    printf("n=%d frame_size=%d\n", n, frame_size);
1179     return frame_size * 2;
1180 }
1181
1182 static int AC3_encode_frame(AVCodecContext *avctx,
1183                             unsigned char *frame, int buf_size, void *data)
1184 {
1185     AC3EncodeContext *s = avctx->priv_data;
1186     int16_t *samples = data;
1187     int i, j, k, v, ch;
1188     int16_t input_samples[N];
1189     int32_t mdct_coef[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1190     uint8_t exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1191     uint8_t exp_strategy[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS];
1192     uint8_t encoded_exp[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1193     uint8_t bap[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS][N/2];
1194     int8_t exp_samples[NB_BLOCKS][AC3_MAX_CHANNELS];
1195     int frame_bits;
1196
1197     frame_bits = 0;
1198     for(ch=0;ch<s->nb_all_channels;ch++) {
1199         int ich = s->channel_map[ch];
1200         /* fixed mdct to the six sub blocks & exponent computation */
1201         for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
1202             int16_t *sptr;
1203             int sinc;
1204
1205             /* compute input samples */
1206             memcpy(input_samples, s->last_samples[ich], N/2 * sizeof(int16_t));
1207             sinc = s->nb_all_channels;
1208             sptr = samples + (sinc * (N/2) * i) + ich;
1209             for(j=0;j<N/2;j++) {
1210                 v = *sptr;
1211                 input_samples[j + N/2] = v;
1212                 s->last_samples[ich][j] = v;
1213                 sptr += sinc;
1214             }
1215
1216             /* apply the MDCT window */
1217             for(j=0;j<N/2;j++) {
1218                 input_samples[j] = MUL16(input_samples[j],
1219                                          ff_ac3_window[j]) >> 15;
1220                 input_samples[N-j-1] = MUL16(input_samples[N-j-1],
1221                                              ff_ac3_window[j]) >> 15;
1222             }
1223
1224             /* Normalize the samples to use the maximum available
1225                precision */
1226             v = 14 - log2_tab(input_samples, N);
1227             if (v < 0)
1228                 v = 0;
1229             exp_samples[i][ch] = v - 9;
1230             lshift_tab(input_samples, N, v);
1231
1232             /* do the MDCT */
1233             mdct512(mdct_coef[i][ch], input_samples);
1234
1235             /* compute "exponents". We take into account the
1236                normalization there */
1237             for(j=0;j<N/2;j++) {
1238                 int e;
1239                 v = abs(mdct_coef[i][ch][j]);
1240                 if (v == 0)
1241                     e = 24;
1242                 else {
1243                     e = 23 - av_log2(v) + exp_samples[i][ch];
1244                     if (e >= 24) {
1245                         e = 24;
1246                         mdct_coef[i][ch][j] = 0;
1247                     }
1248                 }
1249                 exp[i][ch][j] = e;
1250             }
1251         }
1252
1253         compute_exp_strategy(exp_strategy, exp, ch, ch == s->lfe_channel);
1254
1255         /* compute the exponents as the decoder will see them. The
1256            EXP_REUSE case must be handled carefully : we select the
1257            min of the exponents */
1258         i = 0;
1259         while (i < NB_BLOCKS) {
1260             j = i + 1;
1261             while (j < NB_BLOCKS && exp_strategy[j][ch] == EXP_REUSE) {
1262                 exponent_min(exp[i][ch], exp[j][ch], s->nb_coefs[ch]);
1263                 j++;
1264             }
1265             frame_bits += encode_exp(encoded_exp[i][ch],
1266                                      exp[i][ch], s->nb_coefs[ch],
1267                                      exp_strategy[i][ch]);
1268             /* copy encoded exponents for reuse case */
1269             for(k=i+1;k<j;k++) {
1270                 memcpy(encoded_exp[k][ch], encoded_exp[i][ch],
1271                        s->nb_coefs[ch] * sizeof(uint8_t));
1272             }
1273             i = j;
1274         }
1275     }
1276
1277     /* adjust for fractional frame sizes */
1278     while(s->bits_written >= s->bit_rate && s->samples_written >= s->sample_rate) {
1279         s->bits_written -= s->bit_rate;
1280         s->samples_written -= s->sample_rate;
1281     }
1282     s->frame_size = s->frame_size_min + (s->bits_written * s->sample_rate < s->samples_written * s->bit_rate);
1283     s->bits_written += s->frame_size * 16;
1284     s->samples_written += AC3_FRAME_SIZE;
1285
1286     compute_bit_allocation(s, bap, encoded_exp, exp_strategy, frame_bits);
1287     /* everything is known... let's output the frame */
1288     output_frame_header(s, frame);
1289
1290     for(i=0;i<NB_BLOCKS;i++) {
1291         output_audio_block(s, exp_strategy[i], encoded_exp[i],
1292                            bap[i], mdct_coef[i], exp_samples[i], i);
1293     }
1294     return output_frame_end(s);
1295 }
1296
1297 static av_cold int AC3_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1298 {
1299     av_freep(&avctx->coded_frame);
1300     return 0;
1301 }
1302
1303 #if 0
1304 /*************************************************************************/
1305 /* TEST */
1306
1307 #undef random
1308 #define FN (N/4)
1309
1310 void fft_test(void)
1311 {
1312     IComplex in[FN], in1[FN];
1313     int k, n, i;
1314     float sum_re, sum_im, a;
1315
1316     /* FFT test */
1317
1318     for(i=0;i<FN;i++) {
1319         in[i].re = random() % 65535 - 32767;
1320         in[i].im = random() % 65535 - 32767;
1321         in1[i] = in[i];
1322     }
1323     fft(in, 7);
1324
1325     /* do it by hand */
1326     for(k=0;k<FN;k++) {
1327         sum_re = 0;
1328         sum_im = 0;
1329         for(n=0;n<FN;n++) {
1330             a = -2 * M_PI * (n * k) / FN;
1331             sum_re += in1[n].re * cos(a) - in1[n].im * sin(a);
1332             sum_im += in1[n].re * sin(a) + in1[n].im * cos(a);
1333         }
1334         printf("%3d: %6d,%6d %6.0f,%6.0f\n",
1335                k, in[k].re, in[k].im, sum_re / FN, sum_im / FN);
1336     }
1337 }
1338
1339 void mdct_test(void)
1340 {
1341     int16_t input[N];
1342     int32_t output[N/2];
1343     float input1[N];
1344     float output1[N/2];
1345     float s, a, err, e, emax;
1346     int i, k, n;
1347
1348     for(i=0;i<N;i++) {
1349         input[i] = (random() % 65535 - 32767) * 9 / 10;
1350         input1[i] = input[i];
1351     }
1352
1353     mdct512(output, input);
1354
1355     /* do it by hand */
1356     for(k=0;k<N/2;k++) {
1357         s = 0;
1358         for(n=0;n<N;n++) {
1359             a = (2*M_PI*(2*n+1+N/2)*(2*k+1) / (4 * N));
1360             s += input1[n] * cos(a);
1361         }
1362         output1[k] = -2 * s / N;
1363     }
1364
1365     err = 0;
1366     emax = 0;
1367     for(i=0;i<N/2;i++) {
1368         printf("%3d: %7d %7.0f\n", i, output[i], output1[i]);
1369         e = output[i] - output1[i];
1370         if (e > emax)
1371             emax = e;
1372         err += e * e;
1373     }
1374     printf("err2=%f emax=%f\n", err / (N/2), emax);
1375 }
1376
1377 void test_ac3(void)
1378 {
1379     AC3EncodeContext ctx;
1380     unsigned char frame[AC3_MAX_CODED_FRAME_SIZE];
1381     short samples[AC3_FRAME_SIZE];
1382     int ret, i;
1383
1384     AC3_encode_init(&ctx, 44100, 64000, 1);
1385
1386     fft_test();
1387     mdct_test();
1388
1389     for(i=0;i<AC3_FRAME_SIZE;i++)
1390         samples[i] = (int)(sin(2*M_PI*i*1000.0/44100) * 10000);
1391     ret = AC3_encode_frame(&ctx, frame, samples);
1392     printf("ret=%d\n", ret);
1393 }
1394 #endif
1395
1396 AVCodec ac3_encoder = {
1397     "ac3",
1398     CODEC_TYPE_AUDIO,
1399     CODEC_ID_AC3,
1400     sizeof(AC3EncodeContext),
1401     AC3_encode_init,
1402     AC3_encode_frame,
1403     AC3_encode_close,
1404     NULL,
1405     .sample_fmts = (enum SampleFormat[]){SAMPLE_FMT_S16,SAMPLE_FMT_NONE},
1406     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("ATSC A/52A (AC-3)"),
1407     .channel_layouts = (int64_t[]){
1408         CH_LAYOUT_MONO,
1409         CH_LAYOUT_STEREO,
1410         CH_LAYOUT_2_1,
1411         CH_LAYOUT_SURROUND,
1412         CH_LAYOUT_2_2,
1413         CH_LAYOUT_QUAD,
1414         CH_LAYOUT_4POINT0,
1415         CH_LAYOUT_5POINT0,
1416         CH_LAYOUT_5POINT0_BACK,
1417        (CH_LAYOUT_MONO     | CH_LOW_FREQUENCY),
1418        (CH_LAYOUT_STEREO   | CH_LOW_FREQUENCY),
1419        (CH_LAYOUT_2_1      | CH_LOW_FREQUENCY),
1420        (CH_LAYOUT_SURROUND | CH_LOW_FREQUENCY),
1421        (CH_LAYOUT_2_2      | CH_LOW_FREQUENCY),
1422        (CH_LAYOUT_QUAD     | CH_LOW_FREQUENCY),
1423        (CH_LAYOUT_4POINT0  | CH_LOW_FREQUENCY),
1424         CH_LAYOUT_5POINT1,
1425         CH_LAYOUT_5POINT1_BACK,
1426         0 },
1427 };