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