libavcodec/aacsbr.c

   1 /*
   2  * AAC Spectral Band Replication decoding functions
   3  * Copyright (c) 2008-2009 Robert Swain ( rob opendot cl )
   4  * Copyright (c) 2009-2010 Alex Converse <alex.converse@gmail.com>
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 /**
  24  * @file
  25  * AAC Spectral Band Replication decoding functions
  26  * @author Robert Swain ( rob opendot cl )
  27  */
  28
  29 #include "aac.h"
  30 #include "sbr.h"
  31 #include "aacsbr.h"
  32 #include "aacsbrdata.h"
  33 #include "fft.h"
  34 #include "aacps.h"
  35 #include "libavutil/libm.h"
  36
  37 #include <stdint.h>
  38 #include <float.h>
  39 #include <math.h>
  40
  41 #define ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET 2
  42 #define NOISE_FLOOR_OFFSET 6.0f
  43
  44 /**
  45  * SBR VLC tables
  46  */
  47 enum {
  48     T_HUFFMAN_ENV_1_5DB,
  49     F_HUFFMAN_ENV_1_5DB,
  50     T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB,
  51     F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB,
  52     T_HUFFMAN_ENV_3_0DB,
  53     F_HUFFMAN_ENV_3_0DB,
  54     T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB,
  55     F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB,
  56     T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB,
  57     T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB,
  58 };
  59
  60 /**
  61  * bs_frame_class - frame class of current SBR frame (14496-3 sp04 p98)
  62  */
  63 enum {
  64     FIXFIX,
  65     FIXVAR,
  66     VARFIX,
  67     VARVAR,
  68 };
  69
  70 enum {
  71     EXTENSION_ID_PS = 2,
  72 };
  73
  74 static VLC vlc_sbr[10];
  75 static const int8_t vlc_sbr_lav[10] =
  76     { 60, 60, 24, 24, 31, 31, 12, 12, 31, 12 };
  77 static const DECLARE_ALIGNED(16, float, zero64)[64];
  78
  79 #define SBR_INIT_VLC_STATIC(num, size) \
  80     INIT_VLC_STATIC(&vlc_sbr[num], 9, sbr_tmp[num].table_size / sbr_tmp[num].elem_size,     \
  81                     sbr_tmp[num].sbr_bits ,                      1,                      1, \
  82                     sbr_tmp[num].sbr_codes, sbr_tmp[num].elem_size, sbr_tmp[num].elem_size, \
  83                     size)
  84
  85 #define SBR_VLC_ROW(name) \
  86     { name ## _codes, name ## _bits, sizeof(name ## _codes), sizeof(name ## _codes[0]) }
  87
  88 av_cold void ff_aac_sbr_init(void)
  89 {
  90     int n;
  91     static const struct {
  92         const void *sbr_codes, *sbr_bits;
  93         const unsigned int table_size, elem_size;
  94     } sbr_tmp[] = {
  95         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_1_5dB),
  96         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_1_5dB),
  97         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_bal_1_5dB),
  98         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_bal_1_5dB),
  99         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_3_0dB),
 100         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_3_0dB),
 101         SBR_VLC_ROW(t_huffman_env_bal_3_0dB),
 102         SBR_VLC_ROW(f_huffman_env_bal_3_0dB),
 103         SBR_VLC_ROW(t_huffman_noise_3_0dB),
 104         SBR_VLC_ROW(t_huffman_noise_bal_3_0dB),
 105     };
 106
 107     // SBR VLC table initialization
 108     SBR_INIT_VLC_STATIC(0, 1098);
 109     SBR_INIT_VLC_STATIC(1, 1092);
 110     SBR_INIT_VLC_STATIC(2, 768);
 111     SBR_INIT_VLC_STATIC(3, 1026);
 112     SBR_INIT_VLC_STATIC(4, 1058);
 113     SBR_INIT_VLC_STATIC(5, 1052);
 114     SBR_INIT_VLC_STATIC(6, 544);
 115     SBR_INIT_VLC_STATIC(7, 544);
 116     SBR_INIT_VLC_STATIC(8, 592);
 117     SBR_INIT_VLC_STATIC(9, 512);
 118
 119     for (n = 1; n < 320; n++)
 120         sbr_qmf_window_us[320 + n] = sbr_qmf_window_us[320 - n];
 121     sbr_qmf_window_us[384] = -sbr_qmf_window_us[384];
 122     sbr_qmf_window_us[512] = -sbr_qmf_window_us[512];
 123
 124     for (n = 0; n < 320; n++)
 125         sbr_qmf_window_ds[n] = sbr_qmf_window_us[2*n];
 126
 127     ff_ps_init();
 128 }
 129
 130 av_cold void ff_aac_sbr_ctx_init(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
 131 {
 132     float mdct_scale;
 133     sbr->kx[0] = sbr->kx[1] = 32; //Typo in spec, kx' inits to 32
 134     sbr->data[0].e_a[1] = sbr->data[1].e_a[1] = -1;
 135     sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples_offset = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - (1280 - 128);
 136     sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples_offset = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - (1280 - 128);
 137     /* SBR requires samples to be scaled to +/-32768.0 to work correctly.
 138      * mdct scale factors are adjusted to scale up from +/-1.0 at analysis
 139      * and scale back down at synthesis. */
 140     mdct_scale = ac->avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_FLT ? 32768.0f : 1.0f;
 141     ff_mdct_init(&sbr->mdct,     7, 1, 1.0 / (64 * mdct_scale));
 142     ff_mdct_init(&sbr->mdct_ana, 7, 1, -2.0 * mdct_scale);
 143     ff_ps_ctx_init(&sbr->ps);
 144 }
 145
 146 av_cold void ff_aac_sbr_ctx_close(SpectralBandReplication *sbr)
 147 {
 148     ff_mdct_end(&sbr->mdct);
 149     ff_mdct_end(&sbr->mdct_ana);
 150 }
 151
 152 static int qsort_comparison_function_int16(const void *a, const void *b)
 153 {
 154     return *(const int16_t *)a - *(const int16_t *)b;
 155 }
 156
 157 static inline int in_table_int16(const int16_t *table, int last_el, int16_t needle)
 158 {
 159     int i;
 160     for (i = 0; i <= last_el; i++)
 161         if (table[i] == needle)
 162             return 1;
 163     return 0;
 164 }
 165
 166 /// Limiter Frequency Band Table (14496-3 sp04 p198)
 167 static void sbr_make_f_tablelim(SpectralBandReplication *sbr)
 168 {
 169     int k;
 170     if (sbr->bs_limiter_bands > 0) {
 171         static const float bands_warped[3] = { 1.32715174233856803909f,   //2^(0.49/1.2)
 172                                                1.18509277094158210129f,   //2^(0.49/2)
 173                                                1.11987160404675912501f }; //2^(0.49/3)
 174         const float lim_bands_per_octave_warped = bands_warped[sbr->bs_limiter_bands - 1];
 175         int16_t patch_borders[7];
 176         uint16_t *in = sbr->f_tablelim + 1, *out = sbr->f_tablelim;
 177
 178         patch_borders[0] = sbr->kx[1];
 179         for (k = 1; k <= sbr->num_patches; k++)
 180             patch_borders[k] = patch_borders[k-1] + sbr->patch_num_subbands[k-1];
 181
 182         memcpy(sbr->f_tablelim, sbr->f_tablelow,
 183                (sbr->n[0] + 1) * sizeof(sbr->f_tablelow[0]));
 184         if (sbr->num_patches > 1)
 185             memcpy(sbr->f_tablelim + sbr->n[0] + 1, patch_borders + 1,
 186                    (sbr->num_patches - 1) * sizeof(patch_borders[0]));
 187
 188         qsort(sbr->f_tablelim, sbr->num_patches + sbr->n[0],
 189               sizeof(sbr->f_tablelim[0]),
 190               qsort_comparison_function_int16);
 191
 192         sbr->n_lim = sbr->n[0] + sbr->num_patches - 1;
 193         while (out < sbr->f_tablelim + sbr->n_lim) {
 194             if (*in >= *out * lim_bands_per_octave_warped) {
 195                 *++out = *in++;
 196             } else if (*in == *out ||
 197                 !in_table_int16(patch_borders, sbr->num_patches, *in)) {
 198                 in++;
 199                 sbr->n_lim--;
 200             } else if (!in_table_int16(patch_borders, sbr->num_patches, *out)) {
 201                 *out = *in++;
 202                 sbr->n_lim--;
 203             } else {
 204                 *++out = *in++;
 205             }
 206         }
 207     } else {
 208         sbr->f_tablelim[0] = sbr->f_tablelow[0];
 209         sbr->f_tablelim[1] = sbr->f_tablelow[sbr->n[0]];
 210         sbr->n_lim = 1;
 211     }
 212 }
 213
 214 static unsigned int read_sbr_header(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb)
 215 {
 216     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
 217     uint8_t bs_header_extra_1;
 218     uint8_t bs_header_extra_2;
 219     int old_bs_limiter_bands = sbr->bs_limiter_bands;
 220     SpectrumParameters old_spectrum_params;
 221
 222     sbr->start = 1;
 223
 224     // Save last spectrum parameters variables to compare to new ones
 225     memcpy(&old_spectrum_params, &sbr->spectrum_params, sizeof(SpectrumParameters));
 226
 227     sbr->bs_amp_res_header              = get_bits1(gb);
 228     sbr->spectrum_params.bs_start_freq  = get_bits(gb, 4);
 229     sbr->spectrum_params.bs_stop_freq   = get_bits(gb, 4);
 230     sbr->spectrum_params.bs_xover_band  = get_bits(gb, 3);
 231                                           skip_bits(gb, 2); // bs_reserved
 232
 233     bs_header_extra_1 = get_bits1(gb);
 234     bs_header_extra_2 = get_bits1(gb);
 235
 236     if (bs_header_extra_1) {
 237         sbr->spectrum_params.bs_freq_scale  = get_bits(gb, 2);
 238         sbr->spectrum_params.bs_alter_scale = get_bits1(gb);
 239         sbr->spectrum_params.bs_noise_bands = get_bits(gb, 2);
 240     } else {
 241         sbr->spectrum_params.bs_freq_scale  = 2;
 242         sbr->spectrum_params.bs_alter_scale = 1;
 243         sbr->spectrum_params.bs_noise_bands = 2;
 244     }
 245
 246     // Check if spectrum parameters changed
 247     if (memcmp(&old_spectrum_params, &sbr->spectrum_params, sizeof(SpectrumParameters)))
 248         sbr->reset = 1;
 249
 250     if (bs_header_extra_2) {
 251         sbr->bs_limiter_bands  = get_bits(gb, 2);
 252         sbr->bs_limiter_gains  = get_bits(gb, 2);
 253         sbr->bs_interpol_freq  = get_bits1(gb);
 254         sbr->bs_smoothing_mode = get_bits1(gb);
 255     } else {
 256         sbr->bs_limiter_bands  = 2;
 257         sbr->bs_limiter_gains  = 2;
 258         sbr->bs_interpol_freq  = 1;
 259         sbr->bs_smoothing_mode = 1;
 260     }
 261
 262     if (sbr->bs_limiter_bands != old_bs_limiter_bands && !sbr->reset)
 263         sbr_make_f_tablelim(sbr);
 264
 265     return get_bits_count(gb) - cnt;
 266 }
 267
 268 static int array_min_int16(const int16_t *array, int nel)
 269 {
 270     int i, min = array[0];
 271     for (i = 1; i < nel; i++)
 272         min = FFMIN(array[i], min);
 273     return min;
 274 }
 275
 276 static void make_bands(int16_t* bands, int start, int stop, int num_bands)
 277 {
 278     int k, previous, present;
 279     float base, prod;
 280
 281     base = powf((float)stop / start, 1.0f / num_bands);
 282     prod = start;
 283     previous = start;
 284
 285     for (k = 0; k < num_bands-1; k++) {
 286         prod *= base;
 287         present  = lrintf(prod);
 288         bands[k] = present - previous;
 289         previous = present;
 290     }
 291     bands[num_bands-1] = stop - previous;
 292 }
 293
 294 static int check_n_master(AVCodecContext *avctx, int n_master, int bs_xover_band)
 295 {
 296     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 297     if (n_master <= 0) {
 298         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid n_master: %d\n", n_master);
 299         return -1;
 300     }
 301     if (bs_xover_band >= n_master) {
 302         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 303                "Invalid bitstream, crossover band index beyond array bounds: %d\n",
 304                bs_xover_band);
 305         return -1;
 306     }
 307     return 0;
 308 }
 309
 310 /// Master Frequency Band Table (14496-3 sp04 p194)
 311 static int sbr_make_f_master(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 312                              SpectrumParameters *spectrum)
 313 {
 314     unsigned int temp, max_qmf_subbands;
 315     unsigned int start_min, stop_min;
 316     int k;
 317     const int8_t *sbr_offset_ptr;
 318     int16_t stop_dk[13];
 319
 320     if (sbr->sample_rate < 32000) {
 321         temp = 3000;
 322     } else if (sbr->sample_rate < 64000) {
 323         temp = 4000;
 324     } else
 325         temp = 5000;
 326
 327     start_min = ((temp << 7) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
 328     stop_min  = ((temp << 8) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
 329
 330     switch (sbr->sample_rate) {
 331     case 16000:
 332         sbr_offset_ptr = sbr_offset[0];
 333         break;
 334     case 22050:
 335         sbr_offset_ptr = sbr_offset[1];
 336         break;
 337     case 24000:
 338         sbr_offset_ptr = sbr_offset[2];
 339         break;
 340     case 32000:
 341         sbr_offset_ptr = sbr_offset[3];
 342         break;
 343     case 44100: case 48000: case 64000:
 344         sbr_offset_ptr = sbr_offset[4];
 345         break;
 346     case 88200: case 96000: case 128000: case 176400: case 192000:
 347         sbr_offset_ptr = sbr_offset[5];
 348         break;
 349     default:
 350         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 351                "Unsupported sample rate for SBR: %d\n", sbr->sample_rate);
 352         return -1;
 353     }
 354
 355     sbr->k[0] = start_min + sbr_offset_ptr[spectrum->bs_start_freq];
 356
 357     if (spectrum->bs_stop_freq < 14) {
 358         sbr->k[2] = stop_min;
 359         make_bands(stop_dk, stop_min, 64, 13);
 360         qsort(stop_dk, 13, sizeof(stop_dk[0]), qsort_comparison_function_int16);
 361         for (k = 0; k < spectrum->bs_stop_freq; k++)
 362             sbr->k[2] += stop_dk[k];
 363     } else if (spectrum->bs_stop_freq == 14) {
 364         sbr->k[2] = 2*sbr->k[0];
 365     } else if (spectrum->bs_stop_freq == 15) {
 366         sbr->k[2] = 3*sbr->k[0];
 367     } else {
 368         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 369                "Invalid bs_stop_freq: %d\n", spectrum->bs_stop_freq);
 370         return -1;
 371     }
 372     sbr->k[2] = FFMIN(64, sbr->k[2]);
 373
 374     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 375     if (sbr->sample_rate <= 32000) {
 376         max_qmf_subbands = 48;
 377     } else if (sbr->sample_rate == 44100) {
 378         max_qmf_subbands = 35;
 379     } else if (sbr->sample_rate >= 48000)
 380         max_qmf_subbands = 32;
 381
 382     if (sbr->k[2] - sbr->k[0] > max_qmf_subbands) {
 383         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 384                "Invalid bitstream, too many QMF subbands: %d\n", sbr->k[2] - sbr->k[0]);
 385         return -1;
 386     }
 387
 388     if (!spectrum->bs_freq_scale) {
 389         int dk, k2diff;
 390
 391         dk = spectrum->bs_alter_scale + 1;
 392         sbr->n_master = ((sbr->k[2] - sbr->k[0] + (dk&2)) >> dk) << 1;
 393         if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
 394             return -1;
 395
 396         for (k = 1; k <= sbr->n_master; k++)
 397             sbr->f_master[k] = dk;
 398
 399         k2diff = sbr->k[2] - sbr->k[0] - sbr->n_master * dk;
 400         if (k2diff < 0) {
 401             sbr->f_master[1]--;
 402             sbr->f_master[2]-= (k2diff < -1);
 403         } else if (k2diff) {
 404             sbr->f_master[sbr->n_master]++;
 405         }
 406
 407         sbr->f_master[0] = sbr->k[0];
 408         for (k = 1; k <= sbr->n_master; k++)
 409             sbr->f_master[k] += sbr->f_master[k - 1];
 410
 411     } else {
 412         int half_bands = 7 - spectrum->bs_freq_scale;      // bs_freq_scale  = {1,2,3}
 413         int two_regions, num_bands_0;
 414         int vdk0_max, vdk1_min;
 415         int16_t vk0[49];
 416
 417         if (49 * sbr->k[2] > 110 * sbr->k[0]) {
 418             two_regions = 1;
 419             sbr->k[1] = 2 * sbr->k[0];
 420         } else {
 421             two_regions = 0;
 422             sbr->k[1] = sbr->k[2];
 423         }
 424
 425         num_bands_0 = lrintf(half_bands * log2f(sbr->k[1] / (float)sbr->k[0])) * 2;
 426
 427         if (num_bands_0 <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 428             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid num_bands_0: %d\n", num_bands_0);
 429             return -1;
 430         }
 431
 432         vk0[0] = 0;
 433
 434         make_bands(vk0+1, sbr->k[0], sbr->k[1], num_bands_0);
 435
 436         qsort(vk0 + 1, num_bands_0, sizeof(vk0[1]), qsort_comparison_function_int16);
 437         vdk0_max = vk0[num_bands_0];
 438
 439         vk0[0] = sbr->k[0];
 440         for (k = 1; k <= num_bands_0; k++) {
 441             if (vk0[k] <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 442                 av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid vDk0[%d]: %d\n", k, vk0[k]);
 443                 return -1;
 444             }
 445             vk0[k] += vk0[k-1];
 446         }
 447
 448         if (two_regions) {
 449             int16_t vk1[49];
 450             float invwarp = spectrum->bs_alter_scale ? 0.76923076923076923077f
 451                                                      : 1.0f; // bs_alter_scale = {0,1}
 452             int num_bands_1 = lrintf(half_bands * invwarp *
 453                                      log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->k[1])) * 2;
 454
 455             make_bands(vk1+1, sbr->k[1], sbr->k[2], num_bands_1);
 456
 457             vdk1_min = array_min_int16(vk1 + 1, num_bands_1);
 458
 459             if (vdk1_min < vdk0_max) {
 460                 int change;
 461                 qsort(vk1 + 1, num_bands_1, sizeof(vk1[1]), qsort_comparison_function_int16);
 462                 change = FFMIN(vdk0_max - vk1[1], (vk1[num_bands_1] - vk1[1]) >> 1);
 463                 vk1[1]           += change;
 464                 vk1[num_bands_1] -= change;
 465             }
 466
 467             qsort(vk1 + 1, num_bands_1, sizeof(vk1[1]), qsort_comparison_function_int16);
 468
 469             vk1[0] = sbr->k[1];
 470             for (k = 1; k <= num_bands_1; k++) {
 471                 if (vk1[k] <= 0) { // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 472                     av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid vDk1[%d]: %d\n", k, vk1[k]);
 473                     return -1;
 474                 }
 475                 vk1[k] += vk1[k-1];
 476             }
 477
 478             sbr->n_master = num_bands_0 + num_bands_1;
 479             if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
 480                 return -1;
 481             memcpy(&sbr->f_master[0],               vk0,
 482                    (num_bands_0 + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
 483             memcpy(&sbr->f_master[num_bands_0 + 1], vk1 + 1,
 484                     num_bands_1      * sizeof(sbr->f_master[0]));
 485
 486         } else {
 487             sbr->n_master = num_bands_0;
 488             if (check_n_master(ac->avctx, sbr->n_master, sbr->spectrum_params.bs_xover_band))
 489                 return -1;
 490             memcpy(sbr->f_master, vk0, (num_bands_0 + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
 491         }
 492     }
 493
 494     return 0;
 495 }
 496
 497 /// High Frequency Generation - Patch Construction (14496-3 sp04 p216 fig. 4.46)
 498 static int sbr_hf_calc_npatches(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
 499 {
 500     int i, k, sb = 0;
 501     int msb = sbr->k[0];
 502     int usb = sbr->kx[1];
 503     int goal_sb = ((1000 << 11) + (sbr->sample_rate >> 1)) / sbr->sample_rate;
 504
 505     sbr->num_patches = 0;
 506
 507     if (goal_sb < sbr->kx[1] + sbr->m[1]) {
 508         for (k = 0; sbr->f_master[k] < goal_sb; k++) ;
 509     } else
 510         k = sbr->n_master;
 511
 512     do {
 513         int odd = 0;
 514         for (i = k; i == k || sb > (sbr->k[0] - 1 + msb - odd); i--) {
 515             sb = sbr->f_master[i];
 516             odd = (sb + sbr->k[0]) & 1;
 517         }
 518
 519         // Requirements (14496-3 sp04 p205) sets the maximum number of patches to 5.
 520         // After this check the final number of patches can still be six which is
 521         // illegal however the Coding Technologies decoder check stream has a final
 522         // count of 6 patches
 523         if (sbr->num_patches > 5) {
 524             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many patches: %d\n", sbr->num_patches);
 525             return -1;
 526         }
 527
 528         sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches]  = FFMAX(sb - usb, 0);
 529         sbr->patch_start_subband[sbr->num_patches] = sbr->k[0] - odd - sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches];
 530
 531         if (sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches] > 0) {
 532             usb = sb;
 533             msb = sb;
 534             sbr->num_patches++;
 535         } else
 536             msb = sbr->kx[1];
 537
 538         if (sbr->f_master[k] - sb < 3)
 539             k = sbr->n_master;
 540     } while (sb != sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
 541
 542     if (sbr->patch_num_subbands[sbr->num_patches-1] < 3 && sbr->num_patches > 1)
 543         sbr->num_patches--;
 544
 545     return 0;
 546 }
 547
 548 /// Derived Frequency Band Tables (14496-3 sp04 p197)
 549 static int sbr_make_f_derived(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
 550 {
 551     int k, temp;
 552
 553     sbr->n[1] = sbr->n_master - sbr->spectrum_params.bs_xover_band;
 554     sbr->n[0] = (sbr->n[1] + 1) >> 1;
 555
 556     memcpy(sbr->f_tablehigh, &sbr->f_master[sbr->spectrum_params.bs_xover_band],
 557            (sbr->n[1] + 1) * sizeof(sbr->f_master[0]));
 558     sbr->m[1] = sbr->f_tablehigh[sbr->n[1]] - sbr->f_tablehigh[0];
 559     sbr->kx[1] = sbr->f_tablehigh[0];
 560
 561     // Requirements (14496-3 sp04 p205)
 562     if (sbr->kx[1] + sbr->m[1] > 64) {
 563         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 564                "Stop frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
 565         return -1;
 566     }
 567     if (sbr->kx[1] > 32) {
 568         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Start frequency border too high: %d\n", sbr->kx[1]);
 569         return -1;
 570     }
 571
 572     sbr->f_tablelow[0] = sbr->f_tablehigh[0];
 573     temp = sbr->n[1] & 1;
 574     for (k = 1; k <= sbr->n[0]; k++)
 575         sbr->f_tablelow[k] = sbr->f_tablehigh[2 * k - temp];
 576
 577     sbr->n_q = FFMAX(1, lrintf(sbr->spectrum_params.bs_noise_bands *
 578                                log2f(sbr->k[2] / (float)sbr->kx[1]))); // 0 <= bs_noise_bands <= 3
 579     if (sbr->n_q > 5) {
 580         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many noise floor scale factors: %d\n", sbr->n_q);
 581         return -1;
 582     }
 583
 584     sbr->f_tablenoise[0] = sbr->f_tablelow[0];
 585     temp = 0;
 586     for (k = 1; k <= sbr->n_q; k++) {
 587         temp += (sbr->n[0] - temp) / (sbr->n_q + 1 - k);
 588         sbr->f_tablenoise[k] = sbr->f_tablelow[temp];
 589     }
 590
 591     if (sbr_hf_calc_npatches(ac, sbr) < 0)
 592         return -1;
 593
 594     sbr_make_f_tablelim(sbr);
 595
 596     sbr->data[0].f_indexnoise = 0;
 597     sbr->data[1].f_indexnoise = 0;
 598
 599     return 0;
 600 }
 601
 602 static av_always_inline void get_bits1_vector(GetBitContext *gb, uint8_t *vec,
 603                                               int elements)
 604 {
 605     int i;
 606     for (i = 0; i < elements; i++) {
 607         vec[i] = get_bits1(gb);
 608     }
 609 }
 610
 611 /** ceil(log2(index+1)) */
 612 static const int8_t ceil_log2[] = {
 613     0, 1, 2, 2, 3, 3,
 614 };
 615
 616 static int read_sbr_grid(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 617                          GetBitContext *gb, SBRData *ch_data)
 618 {
 619     int i;
 620     unsigned bs_pointer = 0;
 621     // frameLengthFlag ? 15 : 16; 960 sample length frames unsupported; this value is numTimeSlots
 622     int abs_bord_trail = 16;
 623     int num_rel_lead, num_rel_trail;
 624     unsigned bs_num_env_old = ch_data->bs_num_env;
 625
 626     ch_data->bs_freq_res[0] = ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env];
 627     ch_data->bs_amp_res = sbr->bs_amp_res_header;
 628     ch_data->t_env_num_env_old = ch_data->t_env[bs_num_env_old];
 629
 630     switch (ch_data->bs_frame_class = get_bits(gb, 2)) {
 631     case FIXFIX:
 632         ch_data->bs_num_env                 = 1 << get_bits(gb, 2);
 633         num_rel_lead                        = ch_data->bs_num_env - 1;
 634         if (ch_data->bs_num_env == 1)
 635             ch_data->bs_amp_res = 0;
 636
 637         if (ch_data->bs_num_env > 4) {
 638             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 639                    "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in FIXFIX type SBR frame: %d\n",
 640                    ch_data->bs_num_env);
 641             return -1;
 642         }
 643
 644         ch_data->t_env[0]                   = 0;
 645         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
 646
 647         abs_bord_trail = (abs_bord_trail + (ch_data->bs_num_env >> 1)) /
 648                    ch_data->bs_num_env;
 649         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
 650             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + abs_bord_trail;
 651
 652         ch_data->bs_freq_res[1] = get_bits1(gb);
 653         for (i = 1; i < ch_data->bs_num_env; i++)
 654             ch_data->bs_freq_res[i + 1] = ch_data->bs_freq_res[1];
 655         break;
 656     case FIXVAR:
 657         abs_bord_trail                     += get_bits(gb, 2);
 658         num_rel_trail                       = get_bits(gb, 2);
 659         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_trail + 1;
 660         ch_data->t_env[0]                   = 0;
 661         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
 662
 663         for (i = 0; i < num_rel_trail; i++)
 664             ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - 1 - i] =
 665                 ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - i] - 2 * get_bits(gb, 2) - 2;
 666
 667         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
 668
 669         for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env; i++)
 670             ch_data->bs_freq_res[ch_data->bs_num_env - i] = get_bits1(gb);
 671         break;
 672     case VARFIX:
 673         ch_data->t_env[0]                   = get_bits(gb, 2);
 674         num_rel_lead                        = get_bits(gb, 2);
 675         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_lead + 1;
 676         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
 677
 678         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
 679             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
 680
 681         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
 682
 683         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env);
 684         break;
 685     case VARVAR:
 686         ch_data->t_env[0]                   = get_bits(gb, 2);
 687         abs_bord_trail                     += get_bits(gb, 2);
 688         num_rel_lead                        = get_bits(gb, 2);
 689         num_rel_trail                       = get_bits(gb, 2);
 690         ch_data->bs_num_env                 = num_rel_lead + num_rel_trail + 1;
 691
 692         if (ch_data->bs_num_env > 5) {
 693             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 694                    "Invalid bitstream, too many SBR envelopes in VARVAR type SBR frame: %d\n",
 695                    ch_data->bs_num_env);
 696             return -1;
 697         }
 698
 699         ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env] = abs_bord_trail;
 700
 701         for (i = 0; i < num_rel_lead; i++)
 702             ch_data->t_env[i + 1] = ch_data->t_env[i] + 2 * get_bits(gb, 2) + 2;
 703         for (i = 0; i < num_rel_trail; i++)
 704             ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - 1 - i] =
 705                 ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env - i] - 2 * get_bits(gb, 2) - 2;
 706
 707         bs_pointer = get_bits(gb, ceil_log2[ch_data->bs_num_env]);
 708
 709         get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_freq_res + 1, ch_data->bs_num_env);
 710         break;
 711     }
 712
 713     if (bs_pointer > ch_data->bs_num_env + 1) {
 714         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
 715                "Invalid bitstream, bs_pointer points to a middle noise border outside the time borders table: %d\n",
 716                bs_pointer);
 717         return -1;
 718     }
 719
 720     for (i = 1; i <= ch_data->bs_num_env; i++) {
 721         if (ch_data->t_env[i-1] > ch_data->t_env[i]) {
 722             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Non monotone time borders\n");
 723             return -1;
 724         }
 725     }
 726
 727     ch_data->bs_num_noise = (ch_data->bs_num_env > 1) + 1;
 728
 729     ch_data->t_q[0]                     = ch_data->t_env[0];
 730     ch_data->t_q[ch_data->bs_num_noise] = ch_data->t_env[ch_data->bs_num_env];
 731     if (ch_data->bs_num_noise > 1) {
 732         unsigned int idx;
 733         if (ch_data->bs_frame_class == FIXFIX) {
 734             idx = ch_data->bs_num_env >> 1;
 735         } else if (ch_data->bs_frame_class & 1) { // FIXVAR or VARVAR
 736             idx = ch_data->bs_num_env - FFMAX(bs_pointer - 1, 1);
 737         } else { // VARFIX
 738             if (!bs_pointer)
 739                 idx = 1;
 740             else if (bs_pointer == 1)
 741                 idx = ch_data->bs_num_env - 1;
 742             else // bs_pointer > 1
 743                 idx = bs_pointer - 1;
 744         }
 745         ch_data->t_q[1] = ch_data->t_env[idx];
 746     }
 747
 748     ch_data->e_a[0] = -(ch_data->e_a[1] != bs_num_env_old); // l_APrev
 749     ch_data->e_a[1] = -1;
 750     if ((ch_data->bs_frame_class & 1) && bs_pointer) { // FIXVAR or VARVAR and bs_pointer != 0
 751         ch_data->e_a[1] = ch_data->bs_num_env + 1 - bs_pointer;
 752     } else if ((ch_data->bs_frame_class == 2) && (bs_pointer > 1)) // VARFIX and bs_pointer > 1
 753         ch_data->e_a[1] = bs_pointer - 1;
 754
 755     return 0;
 756 }
 757
 758 static void copy_sbr_grid(SBRData *dst, const SBRData *src) {
 759     //These variables are saved from the previous frame rather than copied
 760     dst->bs_freq_res[0]    = dst->bs_freq_res[dst->bs_num_env];
 761     dst->t_env_num_env_old = dst->t_env[dst->bs_num_env];
 762     dst->e_a[0]            = -(dst->e_a[1] != dst->bs_num_env);
 763
 764     //These variables are read from the bitstream and therefore copied
 765     memcpy(dst->bs_freq_res+1, src->bs_freq_res+1, sizeof(dst->bs_freq_res)-sizeof(*dst->bs_freq_res));
 766     memcpy(dst->t_env,         src->t_env,         sizeof(dst->t_env));
 767     memcpy(dst->t_q,           src->t_q,           sizeof(dst->t_q));
 768     dst->bs_num_env        = src->bs_num_env;
 769     dst->bs_amp_res        = src->bs_amp_res;
 770     dst->bs_num_noise      = src->bs_num_noise;
 771     dst->bs_frame_class    = src->bs_frame_class;
 772     dst->e_a[1]            = src->e_a[1];
 773 }
 774
 775 /// Read how the envelope and noise floor data is delta coded
 776 static void read_sbr_dtdf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
 777                           SBRData *ch_data)
 778 {
 779     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_env,   ch_data->bs_num_env);
 780     get_bits1_vector(gb, ch_data->bs_df_noise, ch_data->bs_num_noise);
 781 }
 782
 783 /// Read inverse filtering data
 784 static void read_sbr_invf(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
 785                           SBRData *ch_data)
 786 {
 787     int i;
 788
 789     memcpy(ch_data->bs_invf_mode[1], ch_data->bs_invf_mode[0], 5 * sizeof(uint8_t));
 790     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
 791         ch_data->bs_invf_mode[0][i] = get_bits(gb, 2);
 792 }
 793
 794 static void read_sbr_envelope(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
 795                               SBRData *ch_data, int ch)
 796 {
 797     int bits;
 798     int i, j, k;
 799     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
 800     int t_lav, f_lav;
 801     const int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
 802     const int odd = sbr->n[1] & 1;
 803
 804     if (sbr->bs_coupling && ch) {
 805         if (ch_data->bs_amp_res) {
 806             bits   = 5;
 807             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
 808             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
 809             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
 810             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
 811         } else {
 812             bits   = 6;
 813             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
 814             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
 815             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB].table;
 816             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_1_5DB];
 817         }
 818     } else {
 819         if (ch_data->bs_amp_res) {
 820             bits   = 6;
 821             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
 822             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
 823             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
 824             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
 825         } else {
 826             bits   = 7;
 827             t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
 828             t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
 829             f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB].table;
 830             f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_1_5DB];
 831         }
 832     }
 833
 834     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_env; i++) {
 835         if (ch_data->bs_df_env[i]) {
 836             // bs_freq_res[0] == bs_freq_res[bs_num_env] from prev frame
 837             if (ch_data->bs_freq_res[i + 1] == ch_data->bs_freq_res[i]) {
 838                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
 839                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
 840             } else if (ch_data->bs_freq_res[i + 1]) {
 841                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
 842                     k = (j + odd) >> 1; // find k such that f_tablelow[k] <= f_tablehigh[j] < f_tablelow[k + 1]
 843                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
 844                 }
 845             } else {
 846                 for (j = 0; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++) {
 847                     k = j ? 2*j - odd : 0; // find k such that f_tablehigh[k] == f_tablelow[j]
 848                     ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i][k] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 3) - t_lav);
 849                 }
 850             }
 851         } else {
 852             ch_data->env_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, bits); // bs_env_start_value_balance
 853             for (j = 1; j < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[i + 1]]; j++)
 854                 ch_data->env_facs[i + 1][j] = ch_data->env_facs[i + 1][j - 1] + delta * (get_vlc2(gb, f_huff, 9, 3) - f_lav);
 855         }
 856     }
 857
 858     //assign 0th elements of env_facs from last elements
 859     memcpy(ch_data->env_facs[0], ch_data->env_facs[ch_data->bs_num_env],
 860            sizeof(ch_data->env_facs[0]));
 861 }
 862
 863 static void read_sbr_noise(SpectralBandReplication *sbr, GetBitContext *gb,
 864                            SBRData *ch_data, int ch)
 865 {
 866     int i, j;
 867     VLC_TYPE (*t_huff)[2], (*f_huff)[2];
 868     int t_lav, f_lav;
 869     int delta = (ch == 1 && sbr->bs_coupling == 1) + 1;
 870
 871     if (sbr->bs_coupling && ch) {
 872         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB].table;
 873         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_BAL_3_0DB];
 874         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB].table;
 875         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_BAL_3_0DB];
 876     } else {
 877         t_huff = vlc_sbr[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB].table;
 878         t_lav  = vlc_sbr_lav[T_HUFFMAN_NOISE_3_0DB];
 879         f_huff = vlc_sbr[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB].table;
 880         f_lav  = vlc_sbr_lav[F_HUFFMAN_ENV_3_0DB];
 881     }
 882
 883     for (i = 0; i < ch_data->bs_num_noise; i++) {
 884         if (ch_data->bs_df_noise[i]) {
 885             for (j = 0; j < sbr->n_q; j++)
 886                 ch_data->noise_facs[i + 1][j] = ch_data->noise_facs[i][j] + delta * (get_vlc2(gb, t_huff, 9, 2) - t_lav);
 887         } else {
 888             ch_data->noise_facs[i + 1][0] = delta * get_bits(gb, 5); // bs_noise_start_value_balance or bs_noise_start_value_level
 889             for (j = 1; j < sbr->n_q; j++)
 890                 ch_data->noise_facs[i + 1][j] = ch_data->noise_facs[i + 1][j - 1] + delta * (get_vlc2(gb, f_huff, 9, 3) - f_lav);
 891         }
 892     }
 893
 894     //assign 0th elements of noise_facs from last elements
 895     memcpy(ch_data->noise_facs[0], ch_data->noise_facs[ch_data->bs_num_noise],
 896            sizeof(ch_data->noise_facs[0]));
 897 }
 898
 899 static void read_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 900                                GetBitContext *gb,
 901                                int bs_extension_id, int *num_bits_left)
 902 {
 903     switch (bs_extension_id) {
 904     case EXTENSION_ID_PS:
 905         if (!ac->m4ac.ps) {
 906             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "Parametric Stereo signaled to be not-present but was found in the bitstream.\n");
 907             skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
 908             *num_bits_left = 0;
 909         } else {
 910 #if 1
 911             *num_bits_left -= ff_ps_read_data(ac->avctx, gb, &sbr->ps, *num_bits_left);
 912 #else
 913             av_log_missing_feature(ac->avctx, "Parametric Stereo is", 0);
 914             skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
 915             *num_bits_left = 0;
 916 #endif
 917         }
 918         break;
 919     default:
 920         av_log_missing_feature(ac->avctx, "Reserved SBR extensions are", 1);
 921         skip_bits_long(gb, *num_bits_left); // bs_fill_bits
 922         *num_bits_left = 0;
 923         break;
 924     }
 925 }
 926
 927 static int read_sbr_single_channel_element(AACContext *ac,
 928                                             SpectralBandReplication *sbr,
 929                                             GetBitContext *gb)
 930 {
 931     if (get_bits1(gb)) // bs_data_extra
 932         skip_bits(gb, 4); // bs_reserved
 933
 934     if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
 935         return -1;
 936     read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 937     read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 938     read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 939     read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 940
 941     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
 942         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
 943
 944     return 0;
 945 }
 946
 947 static int read_sbr_channel_pair_element(AACContext *ac,
 948                                           SpectralBandReplication *sbr,
 949                                           GetBitContext *gb)
 950 {
 951     if (get_bits1(gb))    // bs_data_extra
 952         skip_bits(gb, 8); // bs_reserved
 953
 954     if ((sbr->bs_coupling = get_bits1(gb))) {
 955         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]))
 956             return -1;
 957         copy_sbr_grid(&sbr->data[1], &sbr->data[0]);
 958         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 959         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
 960         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 961         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[1], sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
 962         memcpy(sbr->data[1].bs_invf_mode[0], sbr->data[0].bs_invf_mode[0], sizeof(sbr->data[1].bs_invf_mode[0]));
 963         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 964         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 965         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
 966         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
 967     } else {
 968         if (read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[0]) ||
 969             read_sbr_grid(ac, sbr, gb, &sbr->data[1]))
 970             return -1;
 971         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 972         read_sbr_dtdf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
 973         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[0]);
 974         read_sbr_invf(sbr, gb, &sbr->data[1]);
 975         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 976         read_sbr_envelope(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
 977         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[0], 0);
 978         read_sbr_noise(sbr, gb, &sbr->data[1], 1);
 979     }
 980
 981     if ((sbr->data[0].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
 982         get_bits1_vector(gb, sbr->data[0].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
 983     if ((sbr->data[1].bs_add_harmonic_flag = get_bits1(gb)))
 984         get_bits1_vector(gb, sbr->data[1].bs_add_harmonic, sbr->n[1]);
 985
 986     return 0;
 987 }
 988
 989 static unsigned int read_sbr_data(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
 990                                   GetBitContext *gb, int id_aac)
 991 {
 992     unsigned int cnt = get_bits_count(gb);
 993
 994     if (id_aac == TYPE_SCE || id_aac == TYPE_CCE) {
 995         if (read_sbr_single_channel_element(ac, sbr, gb)) {
 996             sbr->start = 0;
 997             return get_bits_count(gb) - cnt;
 998         }
 999     } else if (id_aac == TYPE_CPE) {
1000         if (read_sbr_channel_pair_element(ac, sbr, gb)) {
1001             sbr->start = 0;
1002             return get_bits_count(gb) - cnt;
1003         }
1004     } else {
1005         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1006             "Invalid bitstream - cannot apply SBR to element type %d\n", id_aac);
1007         sbr->start = 0;
1008         return get_bits_count(gb) - cnt;
1009     }
1010     if (get_bits1(gb)) { // bs_extended_data
1011         int num_bits_left = get_bits(gb, 4); // bs_extension_size
1012         if (num_bits_left == 15)
1013             num_bits_left += get_bits(gb, 8); // bs_esc_count
1014
1015         num_bits_left <<= 3;
1016         while (num_bits_left > 7) {
1017             num_bits_left -= 2;
1018             read_sbr_extension(ac, sbr, gb, get_bits(gb, 2), &num_bits_left); // bs_extension_id
1019         }
1020         if (num_bits_left < 0) {
1021             av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR, "SBR Extension over read.\n");
1022         }
1023         if (num_bits_left > 0)
1024             skip_bits(gb, num_bits_left);
1025     }
1026
1027     return get_bits_count(gb) - cnt;
1028 }
1029
1030 static void sbr_reset(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr)
1031 {
1032     int err;
1033     err = sbr_make_f_master(ac, sbr, &sbr->spectrum_params);
1034     if (err >= 0)
1035         err = sbr_make_f_derived(ac, sbr);
1036     if (err < 0) {
1037         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1038                "SBR reset failed. Switching SBR to pure upsampling mode.\n");
1039         sbr->start = 0;
1040     }
1041 }
1042
1043 /**
1044  * Decode Spectral Band Replication extension data; reference: table 4.55.
1045  *
1046  * @param   crc flag indicating the presence of CRC checksum
1047  * @param   cnt length of TYPE_FIL syntactic element in bytes
1048  *
1049  * @return  Returns number of bytes consumed from the TYPE_FIL element.
1050  */
1051 int ff_decode_sbr_extension(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1052                             GetBitContext *gb_host, int crc, int cnt, int id_aac)
1053 {
1054     unsigned int num_sbr_bits = 0, num_align_bits;
1055     unsigned bytes_read;
1056     GetBitContext gbc = *gb_host, *gb = &gbc;
1057     skip_bits_long(gb_host, cnt*8 - 4);
1058
1059     sbr->reset = 0;
1060
1061     if (!sbr->sample_rate)
1062         sbr->sample_rate = 2 * ac->m4ac.sample_rate; //TODO use the nominal sample rate for arbitrary sample rate support
1063     if (!ac->m4ac.ext_sample_rate)
1064         ac->m4ac.ext_sample_rate = 2 * ac->m4ac.sample_rate;
1065
1066     if (crc) {
1067         skip_bits(gb, 10); // bs_sbr_crc_bits; TODO - implement CRC check
1068         num_sbr_bits += 10;
1069     }
1070
1071     //Save some state from the previous frame.
1072     sbr->kx[0] = sbr->kx[1];
1073     sbr->m[0] = sbr->m[1];
1074
1075     num_sbr_bits++;
1076     if (get_bits1(gb)) // bs_header_flag
1077         num_sbr_bits += read_sbr_header(sbr, gb);
1078
1079     if (sbr->reset)
1080         sbr_reset(ac, sbr);
1081
1082     if (sbr->start)
1083         num_sbr_bits  += read_sbr_data(ac, sbr, gb, id_aac);
1084
1085     num_align_bits = ((cnt << 3) - 4 - num_sbr_bits) & 7;
1086     bytes_read = ((num_sbr_bits + num_align_bits + 4) >> 3);
1087
1088     if (bytes_read > cnt) {
1089         av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1090                "Expected to read %d SBR bytes actually read %d.\n", cnt, bytes_read);
1091     }
1092     return cnt;
1093 }
1094
1095 /// Dequantization and stereo decoding (14496-3 sp04 p203)
1096 static void sbr_dequant(SpectralBandReplication *sbr, int id_aac)
1097 {
1098     int k, e;
1099     int ch;
1100
1101     if (id_aac == TYPE_CPE && sbr->bs_coupling) {
1102         float alpha      = sbr->data[0].bs_amp_res ?  1.0f :  0.5f;
1103         float pan_offset = sbr->data[0].bs_amp_res ? 12.0f : 24.0f;
1104         for (e = 1; e <= sbr->data[0].bs_num_env; e++) {
1105             for (k = 0; k < sbr->n[sbr->data[0].bs_freq_res[e]]; k++) {
1106                 float temp1 = exp2f(sbr->data[0].env_facs[e][k] * alpha + 7.0f);
1107                 float temp2 = exp2f((pan_offset - sbr->data[1].env_facs[e][k]) * alpha);
1108                 float fac   = temp1 / (1.0f + temp2);
1109                 sbr->data[0].env_facs[e][k] = fac;
1110                 sbr->data[1].env_facs[e][k] = fac * temp2;
1111             }
1112         }
1113         for (e = 1; e <= sbr->data[0].bs_num_noise; e++) {
1114             for (k = 0; k < sbr->n_q; k++) {
1115                 float temp1 = exp2f(NOISE_FLOOR_OFFSET - sbr->data[0].noise_facs[e][k] + 1);
1116                 float temp2 = exp2f(12 - sbr->data[1].noise_facs[e][k]);
1117                 float fac   = temp1 / (1.0f + temp2);
1118                 sbr->data[0].noise_facs[e][k] = fac;
1119                 sbr->data[1].noise_facs[e][k] = fac * temp2;
1120             }
1121         }
1122     } else { // SCE or one non-coupled CPE
1123         for (ch = 0; ch < (id_aac == TYPE_CPE) + 1; ch++) {
1124             float alpha = sbr->data[ch].bs_amp_res ? 1.0f : 0.5f;
1125             for (e = 1; e <= sbr->data[ch].bs_num_env; e++)
1126                 for (k = 0; k < sbr->n[sbr->data[ch].bs_freq_res[e]]; k++)
1127                     sbr->data[ch].env_facs[e][k] =
1128                         exp2f(alpha * sbr->data[ch].env_facs[e][k] + 6.0f);
1129             for (e = 1; e <= sbr->data[ch].bs_num_noise; e++)
1130                 for (k = 0; k < sbr->n_q; k++)
1131                     sbr->data[ch].noise_facs[e][k] =
1132                         exp2f(NOISE_FLOOR_OFFSET - sbr->data[ch].noise_facs[e][k]);
1133         }
1134     }
1135 }
1136
1137 /**
1138  * Analysis QMF Bank (14496-3 sp04 p206)
1139  *
1140  * @param   x       pointer to the beginning of the first sample window
1141  * @param   W       array of complex-valued samples split into subbands
1142  */
1143 static void sbr_qmf_analysis(DSPContext *dsp, FFTContext *mdct, const float *in, float *x,
1144                              float z[320], float W[2][32][32][2])
1145 {
1146     int i, k;
1147     memcpy(W[0], W[1], sizeof(W[0]));
1148     memcpy(x    , x+1024, (320-32)*sizeof(x[0]));
1149     memcpy(x+288, in,         1024*sizeof(x[0]));
1150     for (i = 0; i < 32; i++) { // numTimeSlots*RATE = 16*2 as 960 sample frames
1151                                // are not supported
1152         dsp->vector_fmul_reverse(z, sbr_qmf_window_ds, x, 320);
1153         for (k = 0; k < 64; k++) {
1154             float f = z[k] + z[k + 64] + z[k + 128] + z[k + 192] + z[k + 256];
1155             z[k] = f;
1156         }
1157         //Shuffle to IMDCT
1158         z[64] = z[0];
1159         for (k = 1; k < 32; k++) {
1160             z[64+2*k-1] =  z[   k];
1161             z[64+2*k  ] = -z[64-k];
1162         }
1163         z[64+63] = z[32];
1164
1165         mdct->imdct_half(mdct, z, z+64);
1166         for (k = 0; k < 32; k++) {
1167             W[1][i][k][0] = -z[63-k];
1168             W[1][i][k][1] = z[k];
1169         }
1170         x += 32;
1171     }
1172 }
1173
1174 /**
1175  * Synthesis QMF Bank (14496-3 sp04 p206) and Downsampled Synthesis QMF Bank
1176  * (14496-3 sp04 p206)
1177  */
1178 static void sbr_qmf_synthesis(DSPContext *dsp, FFTContext *mdct,
1179                               float *out, float X[2][38][64],
1180                               float mdct_buf[2][64],
1181                               float *v0, int *v_off, const unsigned int div)
1182 {
1183     int i, n;
1184     const float *sbr_qmf_window = div ? sbr_qmf_window_ds : sbr_qmf_window_us;
1185     float *v;
1186     for (i = 0; i < 32; i++) {
1187         if (*v_off == 0) {
1188             int saved_samples = (1280 - 128) >> div;
1189             memcpy(&v0[SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples], v0, saved_samples * sizeof(float));
1190             *v_off = SBR_SYNTHESIS_BUF_SIZE - saved_samples - (128 >> div);
1191         } else {
1192             *v_off -= 128 >> div;
1193         }
1194         v = v0 + *v_off;
1195         if (div) {
1196             for (n = 0; n < 32; n++) {
1197                 X[0][i][   n] = -X[0][i][n];
1198                 X[0][i][32+n] =  X[1][i][31-n];
1199             }
1200             mdct->imdct_half(mdct, mdct_buf[0], X[0][i]);
1201             for (n = 0; n < 32; n++) {
1202                 v[     n] =  mdct_buf[0][63 - 2*n];
1203                 v[63 - n] = -mdct_buf[0][62 - 2*n];
1204             }
1205         } else {
1206             for (n = 1; n < 64; n+=2) {
1207                 X[1][i][n] = -X[1][i][n];
1208             }
1209             mdct->imdct_half(mdct, mdct_buf[0], X[0][i]);
1210             mdct->imdct_half(mdct, mdct_buf[1], X[1][i]);
1211             for (n = 0; n < 64; n++) {
1212                 v[      n] = -mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1213                 v[127 - n] =  mdct_buf[0][63 -   n] + mdct_buf[1][  n    ];
1214             }
1215         }
1216         dsp->vector_fmul_add(out, v                , sbr_qmf_window               , zero64, 64 >> div);
1217         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 192 >> div), sbr_qmf_window + ( 64 >> div), out   , 64 >> div);
1218         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 256 >> div), sbr_qmf_window + (128 >> div), out   , 64 >> div);
1219         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 448 >> div), sbr_qmf_window + (192 >> div), out   , 64 >> div);
1220         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 512 >> div), sbr_qmf_window + (256 >> div), out   , 64 >> div);
1221         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 704 >> div), sbr_qmf_window + (320 >> div), out   , 64 >> div);
1222         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 768 >> div), sbr_qmf_window + (384 >> div), out   , 64 >> div);
1223         dsp->vector_fmul_add(out, v + ( 960 >> div), sbr_qmf_window + (448 >> div), out   , 64 >> div);
1224         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1024 >> div), sbr_qmf_window + (512 >> div), out   , 64 >> div);
1225         dsp->vector_fmul_add(out, v + (1216 >> div), sbr_qmf_window + (576 >> div), out   , 64 >> div);
1226         out += 64 >> div;
1227     }
1228 }
1229
1230 static void autocorrelate(const float x[40][2], float phi[3][2][2], int lag)
1231 {
1232     int i;
1233     float real_sum = 0.0f;
1234     float imag_sum = 0.0f;
1235     if (lag) {
1236         for (i = 1; i < 38; i++) {
1237             real_sum += x[i][0] * x[i+lag][0] + x[i][1] * x[i+lag][1];
1238             imag_sum += x[i][0] * x[i+lag][1] - x[i][1] * x[i+lag][0];
1239         }
1240         phi[2-lag][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[lag][0] + x[ 0][1] * x[lag][1];
1241         phi[2-lag][1][1] = imag_sum + x[ 0][0] * x[lag][1] - x[ 0][1] * x[lag][0];
1242         if (lag == 1) {
1243             phi[0][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[39][0] + x[38][1] * x[39][1];
1244             phi[0][0][1] = imag_sum + x[38][0] * x[39][1] - x[38][1] * x[39][0];
1245         }
1246     } else {
1247         for (i = 1; i < 38; i++) {
1248             real_sum += x[i][0] * x[i][0] + x[i][1] * x[i][1];
1249         }
1250         phi[2][1][0] = real_sum + x[ 0][0] * x[ 0][0] + x[ 0][1] * x[ 0][1];
1251         phi[1][0][0] = real_sum + x[38][0] * x[38][0] + x[38][1] * x[38][1];
1252     }
1253 }
1254
1255 /** High Frequency Generation (14496-3 sp04 p214+) and Inverse Filtering
1256  * (14496-3 sp04 p214)
1257  * Warning: This routine does not seem numerically stable.
1258  */
1259 static void sbr_hf_inverse_filter(float (*alpha0)[2], float (*alpha1)[2],
1260                                   const float X_low[32][40][2], int k0)
1261 {
1262     int k;
1263     for (k = 0; k < k0; k++) {
1264         float phi[3][2][2], dk;
1265
1266         autocorrelate(X_low[k], phi, 0);
1267         autocorrelate(X_low[k], phi, 1);
1268         autocorrelate(X_low[k], phi, 2);
1269
1270         dk =  phi[2][1][0] * phi[1][0][0] -
1271              (phi[1][1][0] * phi[1][1][0] + phi[1][1][1] * phi[1][1][1]) / 1.000001f;
1272
1273         if (!dk) {
1274             alpha1[k][0] = 0;
1275             alpha1[k][1] = 0;
1276         } else {
1277             float temp_real, temp_im;
1278             temp_real = phi[0][0][0] * phi[1][1][0] -
1279                         phi[0][0][1] * phi[1][1][1] -
1280                         phi[0][1][0] * phi[1][0][0];
1281             temp_im   = phi[0][0][0] * phi[1][1][1] +
1282                         phi[0][0][1] * phi[1][1][0] -
1283                         phi[0][1][1] * phi[1][0][0];
1284
1285             alpha1[k][0] = temp_real / dk;
1286             alpha1[k][1] = temp_im   / dk;
1287         }
1288
1289         if (!phi[1][0][0]) {
1290             alpha0[k][0] = 0;
1291             alpha0[k][1] = 0;
1292         } else {
1293             float temp_real, temp_im;
1294             temp_real = phi[0][0][0] + alpha1[k][0] * phi[1][1][0] +
1295                                        alpha1[k][1] * phi[1][1][1];
1296             temp_im   = phi[0][0][1] + alpha1[k][1] * phi[1][1][0] -
1297                                        alpha1[k][0] * phi[1][1][1];
1298
1299             alpha0[k][0] = -temp_real / phi[1][0][0];
1300             alpha0[k][1] = -temp_im   / phi[1][0][0];
1301         }
1302
1303         if (alpha1[k][0] * alpha1[k][0] + alpha1[k][1] * alpha1[k][1] >= 16.0f ||
1304            alpha0[k][0] * alpha0[k][0] + alpha0[k][1] * alpha0[k][1] >= 16.0f) {
1305             alpha1[k][0] = 0;
1306             alpha1[k][1] = 0;
1307             alpha0[k][0] = 0;
1308             alpha0[k][1] = 0;
1309         }
1310     }
1311 }
1312
1313 /// Chirp Factors (14496-3 sp04 p214)
1314 static void sbr_chirp(SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1315 {
1316     int i;
1317     float new_bw;
1318     static const float bw_tab[] = { 0.0f, 0.75f, 0.9f, 0.98f };
1319
1320     for (i = 0; i < sbr->n_q; i++) {
1321         if (ch_data->bs_invf_mode[0][i] + ch_data->bs_invf_mode[1][i] == 1) {
1322             new_bw = 0.6f;
1323         } else
1324             new_bw = bw_tab[ch_data->bs_invf_mode[0][i]];
1325
1326         if (new_bw < ch_data->bw_array[i]) {
1327             new_bw = 0.75f    * new_bw + 0.25f    * ch_data->bw_array[i];
1328         } else
1329             new_bw = 0.90625f * new_bw + 0.09375f * ch_data->bw_array[i];
1330         ch_data->bw_array[i] = new_bw < 0.015625f ? 0.0f : new_bw;
1331     }
1332 }
1333
1334 /// Generate the subband filtered lowband
1335 static int sbr_lf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1336                       float X_low[32][40][2], const float W[2][32][32][2])
1337 {
1338     int i, k;
1339     const int t_HFGen = 8;
1340     const int i_f = 32;
1341     memset(X_low, 0, 32*sizeof(*X_low));
1342     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1343         for (i = t_HFGen; i < i_f + t_HFGen; i++) {
1344             X_low[k][i][0] = W[1][i - t_HFGen][k][0];
1345             X_low[k][i][1] = W[1][i - t_HFGen][k][1];
1346         }
1347     }
1348     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1349         for (i = 0; i < t_HFGen; i++) {
1350             X_low[k][i][0] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][0];
1351             X_low[k][i][1] = W[0][i + i_f - t_HFGen][k][1];
1352         }
1353     }
1354     return 0;
1355 }
1356
1357 /// High Frequency Generator (14496-3 sp04 p215)
1358 static int sbr_hf_gen(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1359                       float X_high[64][40][2], const float X_low[32][40][2],
1360                       const float (*alpha0)[2], const float (*alpha1)[2],
1361                       const float bw_array[5], const uint8_t *t_env,
1362                       int bs_num_env)
1363 {
1364     int i, j, x;
1365     int g = 0;
1366     int k = sbr->kx[1];
1367     for (j = 0; j < sbr->num_patches; j++) {
1368         for (x = 0; x < sbr->patch_num_subbands[j]; x++, k++) {
1369             float alpha[4];
1370             const int p = sbr->patch_start_subband[j] + x;
1371             while (g <= sbr->n_q && k >= sbr->f_tablenoise[g])
1372                 g++;
1373             g--;
1374
1375             if (g < 0) {
1376                 av_log(ac->avctx, AV_LOG_ERROR,
1377                        "ERROR : no subband found for frequency %d\n", k);
1378                 return -1;
1379             }
1380
1381             alpha[0] = alpha1[p][0] * bw_array[g] * bw_array[g];
1382             alpha[1] = alpha1[p][1] * bw_array[g] * bw_array[g];
1383             alpha[2] = alpha0[p][0] * bw_array[g];
1384             alpha[3] = alpha0[p][1] * bw_array[g];
1385
1386             for (i = 2 * t_env[0]; i < 2 * t_env[bs_num_env]; i++) {
1387                 const int idx = i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1388                 X_high[k][idx][0] =
1389                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[0] -
1390                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[1] +
1391                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[2] -
1392                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[3] +
1393                     X_low[p][idx][0];
1394                 X_high[k][idx][1] =
1395                     X_low[p][idx - 2][1] * alpha[0] +
1396                     X_low[p][idx - 2][0] * alpha[1] +
1397                     X_low[p][idx - 1][1] * alpha[2] +
1398                     X_low[p][idx - 1][0] * alpha[3] +
1399                     X_low[p][idx][1];
1400             }
1401         }
1402     }
1403     if (k < sbr->m[1] + sbr->kx[1])
1404         memset(X_high + k, 0, (sbr->m[1] + sbr->kx[1] - k) * sizeof(*X_high));
1405
1406     return 0;
1407 }
1408
1409 /// Generate the subband filtered lowband
1410 static int sbr_x_gen(SpectralBandReplication *sbr, float X[2][38][64],
1411                      const float X_low[32][40][2], const float Y[2][38][64][2],
1412                      int ch)
1413 {
1414     int k, i;
1415     const int i_f = 32;
1416     const int i_Temp = FFMAX(2*sbr->data[ch].t_env_num_env_old - i_f, 0);
1417     memset(X, 0, 2*sizeof(*X));
1418     for (k = 0; k < sbr->kx[0]; k++) {
1419         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1420             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1421             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1422         }
1423     }
1424     for (; k < sbr->kx[0] + sbr->m[0]; k++) {
1425         for (i = 0; i < i_Temp; i++) {
1426             X[0][i][k] = Y[0][i + i_f][k][0];
1427             X[1][i][k] = Y[0][i + i_f][k][1];
1428         }
1429     }
1430
1431     for (k = 0; k < sbr->kx[1]; k++) {
1432         for (i = i_Temp; i < 38; i++) {
1433             X[0][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0];
1434             X[1][i][k] = X_low[k][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1];
1435         }
1436     }
1437     for (; k < sbr->kx[1] + sbr->m[1]; k++) {
1438         for (i = i_Temp; i < i_f; i++) {
1439             X[0][i][k] = Y[1][i][k][0];
1440             X[1][i][k] = Y[1][i][k][1];
1441         }
1442     }
1443     return 0;
1444 }
1445
1446 /** High Frequency Adjustment (14496-3 sp04 p217) and Mapping
1447  * (14496-3 sp04 p217)
1448  */
1449 static void sbr_mapping(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1450                         SBRData *ch_data, int e_a[2])
1451 {
1452     int e, i, m;
1453
1454     memset(ch_data->s_indexmapped[1], 0, 7*sizeof(ch_data->s_indexmapped[1]));
1455     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1456         const unsigned int ilim = sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]];
1457         uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1458         int k;
1459
1460         for (i = 0; i < ilim; i++)
1461             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++)
1462                 sbr->e_origmapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->env_facs[e+1][i];
1463
1464         // ch_data->bs_num_noise > 1 => 2 noise floors
1465         k = (ch_data->bs_num_noise > 1) && (ch_data->t_env[e] >= ch_data->t_q[1]);
1466         for (i = 0; i < sbr->n_q; i++)
1467             for (m = sbr->f_tablenoise[i]; m < sbr->f_tablenoise[i + 1]; m++)
1468                 sbr->q_mapped[e][m - sbr->kx[1]] = ch_data->noise_facs[k+1][i];
1469
1470         for (i = 0; i < sbr->n[1]; i++) {
1471             if (ch_data->bs_add_harmonic_flag) {
1472                 const unsigned int m_midpoint =
1473                     (sbr->f_tablehigh[i] + sbr->f_tablehigh[i + 1]) >> 1;
1474
1475                 ch_data->s_indexmapped[e + 1][m_midpoint - sbr->kx[1]] = ch_data->bs_add_harmonic[i] *
1476                     (e >= e_a[1] || (ch_data->s_indexmapped[0][m_midpoint - sbr->kx[1]] == 1));
1477             }
1478         }
1479
1480         for (i = 0; i < ilim; i++) {
1481             int additional_sinusoid_present = 0;
1482             for (m = table[i]; m < table[i + 1]; m++) {
1483                 if (ch_data->s_indexmapped[e + 1][m - sbr->kx[1]]) {
1484                     additional_sinusoid_present = 1;
1485                     break;
1486                 }
1487             }
1488             memset(&sbr->s_mapped[e][table[i] - sbr->kx[1]], additional_sinusoid_present,
1489                    (table[i + 1] - table[i]) * sizeof(sbr->s_mapped[e][0]));
1490         }
1491     }
1492
1493     memcpy(ch_data->s_indexmapped[0], ch_data->s_indexmapped[ch_data->bs_num_env], sizeof(ch_data->s_indexmapped[0]));
1494 }
1495
1496 /// Estimation of current envelope (14496-3 sp04 p218)
1497 static void sbr_env_estimate(float (*e_curr)[48], float X_high[64][40][2],
1498                              SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data)
1499 {
1500     int e, i, m;
1501
1502     if (sbr->bs_interpol_freq) {
1503         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1504             const float recip_env_size = 0.5f / (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1505             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1506             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1507
1508             for (m = 0; m < sbr->m[1]; m++) {
1509                 float sum = 0.0f;
1510
1511                 for (i = ilb; i < iub; i++) {
1512                     sum += X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][0] +
1513                            X_high[m + sbr->kx[1]][i][1] * X_high[m + sbr->kx[1]][i][1];
1514                 }
1515                 e_curr[e][m] = sum * recip_env_size;
1516             }
1517         }
1518     } else {
1519         int k, p;
1520
1521         for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1522             const int env_size = 2 * (ch_data->t_env[e + 1] - ch_data->t_env[e]);
1523             int ilb = ch_data->t_env[e]     * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1524             int iub = ch_data->t_env[e + 1] * 2 + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET;
1525             const uint16_t *table = ch_data->bs_freq_res[e + 1] ? sbr->f_tablehigh : sbr->f_tablelow;
1526
1527             for (p = 0; p < sbr->n[ch_data->bs_freq_res[e + 1]]; p++) {
1528                 float sum = 0.0f;
1529                 const int den = env_size * (table[p + 1] - table[p]);
1530
1531                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1532                     for (i = ilb; i < iub; i++) {
1533                         sum += X_high[k][i][0] * X_high[k][i][0] +
1534                                X_high[k][i][1] * X_high[k][i][1];
1535                     }
1536                 }
1537                 sum /= den;
1538                 for (k = table[p]; k < table[p + 1]; k++) {
1539                     e_curr[e][k - sbr->kx[1]] = sum;
1540                 }
1541             }
1542         }
1543     }
1544 }
1545
1546 /**
1547  * Calculation of levels of additional HF signal components (14496-3 sp04 p219)
1548  * and Calculation of gain (14496-3 sp04 p219)
1549  */
1550 static void sbr_gain_calc(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr,
1551                           SBRData *ch_data, const int e_a[2])
1552 {
1553     int e, k, m;
1554     // max gain limits : -3dB, 0dB, 3dB, inf dB (limiter off)
1555     static const float limgain[4] = { 0.70795, 1.0, 1.41254, 10000000000 };
1556
1557     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1558         int delta = !((e == e_a[1]) || (e == e_a[0]));
1559         for (k = 0; k < sbr->n_lim; k++) {
1560             float gain_boost, gain_max;
1561             float sum[2] = { 0.0f, 0.0f };
1562             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1563                 const float temp = sbr->e_origmapped[e][m] / (1.0f + sbr->q_mapped[e][m]);
1564                 sbr->q_m[e][m] = sqrtf(temp * sbr->q_mapped[e][m]);
1565                 sbr->s_m[e][m] = sqrtf(temp * ch_data->s_indexmapped[e + 1][m]);
1566                 if (!sbr->s_mapped[e][m]) {
1567                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] /
1568                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1569                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m] * delta)));
1570                 } else {
1571                     sbr->gain[e][m] = sqrtf(sbr->e_origmapped[e][m] * sbr->q_mapped[e][m] /
1572                                             ((1.0f + sbr->e_curr[e][m]) *
1573                                              (1.0f + sbr->q_mapped[e][m])));
1574                 }
1575             }
1576             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1577                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1578                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m];
1579             }
1580             gain_max = limgain[sbr->bs_limiter_gains] * sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1581             gain_max = FFMIN(100000.f, gain_max);
1582             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1583                 float q_m_max   = sbr->q_m[e][m] * gain_max / sbr->gain[e][m];
1584                 sbr->q_m[e][m]  = FFMIN(sbr->q_m[e][m], q_m_max);
1585                 sbr->gain[e][m] = FFMIN(sbr->gain[e][m], gain_max);
1586             }
1587             sum[0] = sum[1] = 0.0f;
1588             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1589                 sum[0] += sbr->e_origmapped[e][m];
1590                 sum[1] += sbr->e_curr[e][m] * sbr->gain[e][m] * sbr->gain[e][m]
1591                           + sbr->s_m[e][m] * sbr->s_m[e][m]
1592                           + (delta && !sbr->s_m[e][m]) * sbr->q_m[e][m] * sbr->q_m[e][m];
1593             }
1594             gain_boost = sqrtf((FLT_EPSILON + sum[0]) / (FLT_EPSILON + sum[1]));
1595             gain_boost = FFMIN(1.584893192f, gain_boost);
1596             for (m = sbr->f_tablelim[k] - sbr->kx[1]; m < sbr->f_tablelim[k + 1] - sbr->kx[1]; m++) {
1597                 sbr->gain[e][m] *= gain_boost;
1598                 sbr->q_m[e][m]  *= gain_boost;
1599                 sbr->s_m[e][m]  *= gain_boost;
1600             }
1601         }
1602     }
1603 }
1604
1605 /// Assembling HF Signals (14496-3 sp04 p220)
1606 static void sbr_hf_assemble(float Y[2][38][64][2], const float X_high[64][40][2],
1607                             SpectralBandReplication *sbr, SBRData *ch_data,
1608                             const int e_a[2])
1609 {
1610     int e, i, j, m;
1611     const int h_SL = 4 * !sbr->bs_smoothing_mode;
1612     const int kx = sbr->kx[1];
1613     const int m_max = sbr->m[1];
1614     static const float h_smooth[5] = {
1615         0.33333333333333,
1616         0.30150283239582,
1617         0.21816949906249,
1618         0.11516383427084,
1619         0.03183050093751,
1620     };
1621     static const int8_t phi[2][4] = {
1622         {  1,  0, -1,  0}, // real
1623         {  0,  1,  0, -1}, // imaginary
1624     };
1625     float (*g_temp)[48] = ch_data->g_temp, (*q_temp)[48] = ch_data->q_temp;
1626     int indexnoise = ch_data->f_indexnoise;
1627     int indexsine  = ch_data->f_indexsine;
1628     memcpy(Y[0], Y[1], sizeof(Y[0]));
1629
1630     if (sbr->reset) {
1631         for (i = 0; i < h_SL; i++) {
1632             memcpy(g_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->gain[0], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1633             memcpy(q_temp[i + 2*ch_data->t_env[0]], sbr->q_m[0],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1634         }
1635     } else if (h_SL) {
1636         memcpy(g_temp[2*ch_data->t_env[0]], g_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(g_temp[0]));
1637         memcpy(q_temp[2*ch_data->t_env[0]], q_temp[2*ch_data->t_env_num_env_old], 4*sizeof(q_temp[0]));
1638     }
1639
1640     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1641         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1642             memcpy(g_temp[h_SL + i], sbr->gain[e], m_max * sizeof(sbr->gain[0][0]));
1643             memcpy(q_temp[h_SL + i], sbr->q_m[e],  m_max * sizeof(sbr->q_m[0][0]));
1644         }
1645     }
1646
1647     for (e = 0; e < ch_data->bs_num_env; e++) {
1648         for (i = 2 * ch_data->t_env[e]; i < 2 * ch_data->t_env[e + 1]; i++) {
1649             int phi_sign = (1 - 2*(kx & 1));
1650
1651             if (h_SL && e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1652                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1653                     const int idx1 = i + h_SL;
1654                     float g_filt = 0.0f;
1655                     for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1656                         g_filt += g_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1657                     Y[1][i][m + kx][0] =
1658                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1659                     Y[1][i][m + kx][1] =
1660                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1661                 }
1662             } else {
1663                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1664                     const float g_filt = g_temp[i + h_SL][m];
1665                     Y[1][i][m + kx][0] =
1666                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][0] * g_filt;
1667                     Y[1][i][m + kx][1] =
1668                         X_high[m + kx][i + ENVELOPE_ADJUSTMENT_OFFSET][1] * g_filt;
1669                 }
1670             }
1671
1672             if (e != e_a[0] && e != e_a[1]) {
1673                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1674                     indexnoise = (indexnoise + 1) & 0x1ff;
1675                     if (sbr->s_m[e][m]) {
1676                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1677                             sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1678                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1679                             sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1680                     } else {
1681                         float q_filt;
1682                         if (h_SL) {
1683                             const int idx1 = i + h_SL;
1684                             q_filt = 0.0f;
1685                             for (j = 0; j <= h_SL; j++)
1686                                 q_filt += q_temp[idx1 - j][m] * h_smooth[j];
1687                         } else {
1688                             q_filt = q_temp[i][m];
1689                         }
1690                         Y[1][i][m + kx][0] +=
1691                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][0];
1692                         Y[1][i][m + kx][1] +=
1693                             q_filt * sbr_noise_table[indexnoise][1];
1694                     }
1695                     phi_sign = -phi_sign;
1696                 }
1697             } else {
1698                 indexnoise = (indexnoise + m_max) & 0x1ff;
1699                 for (m = 0; m < m_max; m++) {
1700                     Y[1][i][m + kx][0] +=
1701                         sbr->s_m[e][m] * phi[0][indexsine];
1702                     Y[1][i][m + kx][1] +=
1703                         sbr->s_m[e][m] * (phi[1][indexsine] * phi_sign);
1704                     phi_sign = -phi_sign;
1705                 }
1706             }
1707             indexsine = (indexsine + 1) & 3;
1708         }
1709     }
1710     ch_data->f_indexnoise = indexnoise;
1711     ch_data->f_indexsine  = indexsine;
1712 }
1713
1714 void ff_sbr_apply(AACContext *ac, SpectralBandReplication *sbr, int id_aac,
1715                   float* L, float* R)
1716 {
1717     int downsampled = ac->m4ac.ext_sample_rate < sbr->sample_rate;
1718     int ch;
1719     int nch = (id_aac == TYPE_CPE) ? 2 : 1;
1720
1721     if (sbr->start) {
1722         sbr_dequant(sbr, id_aac);
1723     }
1724     for (ch = 0; ch < nch; ch++) {
1725         /* decode channel */
1726         sbr_qmf_analysis(&ac->dsp, &sbr->mdct_ana, ch ? R : L, sbr->data[ch].analysis_filterbank_samples,
1727                          (float*)sbr->qmf_filter_scratch,
1728                          sbr->data[ch].W);
1729         sbr_lf_gen(ac, sbr, sbr->X_low, sbr->data[ch].W);
1730         if (sbr->start) {
1731             sbr_hf_inverse_filter(sbr->alpha0, sbr->alpha1, sbr->X_low, sbr->k[0]);
1732             sbr_chirp(sbr, &sbr->data[ch]);
1733             sbr_hf_gen(ac, sbr, sbr->X_high, sbr->X_low, sbr->alpha0, sbr->alpha1,
1734                        sbr->data[ch].bw_array, sbr->data[ch].t_env,
1735                        sbr->data[ch].bs_num_env);
1736
1737             // hf_adj
1738             sbr_mapping(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1739             sbr_env_estimate(sbr->e_curr, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch]);
1740             sbr_gain_calc(ac, sbr, &sbr->data[ch], sbr->data[ch].e_a);
1741             sbr_hf_assemble(sbr->data[ch].Y, sbr->X_high, sbr, &sbr->data[ch],
1742                             sbr->data[ch].e_a);
1743         }
1744
1745         /* synthesis */
1746         sbr_x_gen(sbr, sbr->X[ch], sbr->X_low, sbr->data[ch].Y, ch);
1747     }
1748
1749     if (ac->m4ac.ps == 1) {
1750         if (sbr->ps.start) {
1751             ff_ps_apply(ac->avctx, &sbr->ps, sbr->X[0], sbr->X[1], sbr->kx[1] + sbr->m[1]);
1752         } else {
1753             memcpy(sbr->X[1], sbr->X[0], sizeof(sbr->X[0]));
1754         }
1755         nch = 2;
1756     }
1757
1758     sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, L, sbr->X[0], sbr->qmf_filter_scratch,
1759                       sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples,
1760                       &sbr->data[0].synthesis_filterbank_samples_offset,
1761                       downsampled);
1762     if (nch == 2)
1763         sbr_qmf_synthesis(&ac->dsp, &sbr->mdct, R, sbr->X[1], sbr->qmf_filter_scratch,
1764                           sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples,
1765                           &sbr->data[1].synthesis_filterbank_samples_offset,
1766                           downsampled);
1767 }