Modify all codecs to report their supported input and output sample format(s).
[ffmpeg.git] / libavcodec / vorbis_enc.c
1 /*
2  * copyright (c) 2006 Oded Shimon <ods15@ods15.dyndns.org>
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 /**
22  * @file vorbis_enc.c
23  * Native Vorbis encoder.
24  * @author Oded Shimon <ods15@ods15.dyndns.org>
25  */
26
27 #include <float.h>
28 #include "avcodec.h"
29 #include "dsputil.h"
30 #include "vorbis.h"
31 #include "vorbis_enc_data.h"
32
33 #undef NDEBUG
34 #include <assert.h>
35
36 typedef struct {
37     int nentries;
38     uint8_t * lens;
39     uint32_t * codewords;
40     int ndimentions;
41     float min;
42     float delta;
43     int seq_p;
44     int lookup;
45     int * quantlist;
46     float * dimentions;
47     float * pow2;
48 } codebook_t;
49
50 typedef struct {
51     int dim;
52     int subclass;
53     int masterbook;
54     int * books;
55 } floor_class_t;
56
57 typedef struct {
58     int partitions;
59     int * partition_to_class;
60     int nclasses;
61     floor_class_t * classes;
62     int multiplier;
63     int rangebits;
64     int values;
65     floor1_entry_t * list;
66 } floor_t;
67
68 typedef struct {
69     int type;
70     int begin;
71     int end;
72     int partition_size;
73     int classifications;
74     int classbook;
75     int8_t (*books)[8];
76     float (*maxes)[2];
77 } residue_t;
78
79 typedef struct {
80     int submaps;
81     int * mux;
82     int * floor;
83     int * residue;
84     int coupling_steps;
85     int * magnitude;
86     int * angle;
87 } mapping_t;
88
89 typedef struct {
90     int blockflag;
91     int mapping;
92 } vorbis_mode_t;
93
94 typedef struct {
95     int channels;
96     int sample_rate;
97     int log2_blocksize[2];
98     MDCTContext mdct[2];
99     const float * win[2];
100     int have_saved;
101     float * saved;
102     float * samples;
103     float * floor; // also used for tmp values for mdct
104     float * coeffs; // also used for residue after floor
105     float quality;
106
107     int ncodebooks;
108     codebook_t * codebooks;
109
110     int nfloors;
111     floor_t * floors;
112
113     int nresidues;
114     residue_t * residues;
115
116     int nmappings;
117     mapping_t * mappings;
118
119     int nmodes;
120     vorbis_mode_t * modes;
121 } venc_context_t;
122
123 typedef struct {
124     int total;
125     int total_pos;
126     int pos;
127     uint8_t * buf_ptr;
128 } PutBitContext;
129
130 static inline void init_put_bits(PutBitContext * pb, uint8_t * buf, int buffer_len) {
131     pb->total = buffer_len * 8;
132     pb->total_pos = 0;
133     pb->pos = 0;
134     pb->buf_ptr = buf;
135 }
136
137 static void put_bits(PutBitContext * pb, int bits, uint64_t val) {
138     if ((pb->total_pos += bits) >= pb->total) return;
139     if (!bits) return;
140     if (pb->pos) {
141         if (pb->pos > bits) {
142             *pb->buf_ptr |= val << (8 - pb->pos);
143             pb->pos -= bits;
144             bits = 0;
145         } else {
146             *pb->buf_ptr++ |= (val << (8 - pb->pos)) & 0xFF;
147             val >>= pb->pos;
148             bits -= pb->pos;
149             pb->pos = 0;
150         }
151     }
152     for (; bits >= 8; bits -= 8) {
153         *pb->buf_ptr++ = val & 0xFF;
154         val >>= 8;
155     }
156     if (bits) {
157         *pb->buf_ptr = val;
158         pb->pos = 8 - bits;
159     }
160 }
161
162 static inline void flush_put_bits(PutBitContext * pb) {
163 }
164
165 static inline int put_bits_count(PutBitContext * pb) {
166     return pb->total_pos;
167 }
168
169 static inline void put_codeword(PutBitContext * pb, codebook_t * cb, int entry) {
170     assert(entry >= 0);
171     assert(entry < cb->nentries);
172     assert(cb->lens[entry]);
173     put_bits(pb, cb->lens[entry], cb->codewords[entry]);
174 }
175
176 static int cb_lookup_vals(int lookup, int dimentions, int entries) {
177     if      (lookup == 1) return ff_vorbis_nth_root(entries, dimentions);
178     else if (lookup == 2) return dimentions * entries;
179     return 0;
180 }
181
182 static void ready_codebook(codebook_t * cb) {
183     int i;
184
185     ff_vorbis_len2vlc(cb->lens, cb->codewords, cb->nentries);
186
187     if (!cb->lookup)
188         cb->pow2 = cb->dimentions = NULL;
189     else {
190         int vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
191         cb->dimentions = av_malloc(sizeof(float) * cb->nentries * cb->ndimentions);
192         cb->pow2 = av_mallocz(sizeof(float) * cb->nentries);
193         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
194             float last = 0;
195             int j;
196             int div = 1;
197             for (j = 0; j < cb->ndimentions; j++) {
198                 int off;
199                 if (cb->lookup == 1)
200                     off = (i / div) % vals; // lookup type 1
201                 else
202                     off = i * cb->ndimentions + j; // lookup type 2
203
204                 cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j] = last + cb->min + cb->quantlist[off] * cb->delta;
205                 if (cb->seq_p)
206                     last = cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j];
207                 cb->pow2[i] += cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j]*cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j];
208                 div *= vals;
209             }
210             cb->pow2[i] /= 2.;
211         }
212     }
213 }
214
215 static void ready_residue(residue_t * rc, venc_context_t * venc) {
216     int i;
217     assert(rc->type == 2);
218     rc->maxes = av_mallocz(sizeof(float[2]) * rc->classifications);
219     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
220         int j;
221         codebook_t * cb;
222         for (j = 0; j < 8; j++)
223             if (rc->books[i][j] != -1) break;
224         if (j == 8) continue; // zero
225         cb = &venc->codebooks[rc->books[i][j]];
226         assert(cb->ndimentions >= 2);
227         assert(cb->lookup);
228
229         for (j = 0; j < cb->nentries; j++) {
230             float a;
231             if (!cb->lens[j]) continue;
232             a = fabs(cb->dimentions[j * cb->ndimentions]);
233             if (a > rc->maxes[i][0])
234                 rc->maxes[i][0] = a;
235             a = fabs(cb->dimentions[j * cb->ndimentions + 1]);
236             if (a > rc->maxes[i][1])
237                 rc->maxes[i][1] = a;
238         }
239     }
240     // small bias
241     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
242         rc->maxes[i][0] += 0.8;
243         rc->maxes[i][1] += 0.8;
244     }
245 }
246
247 static void create_vorbis_context(venc_context_t * venc, AVCodecContext * avccontext) {
248     floor_t * fc;
249     residue_t * rc;
250     mapping_t * mc;
251     int i, book;
252
253     venc->channels = avccontext->channels;
254     venc->sample_rate = avccontext->sample_rate;
255     venc->log2_blocksize[0] = venc->log2_blocksize[1] = 11;
256
257     venc->ncodebooks = sizeof(cvectors)/sizeof(cvectors[0]);
258     venc->codebooks = av_malloc(sizeof(codebook_t) * venc->ncodebooks);
259
260     // codebook 0..14 - floor1 book, values 0..255
261     // codebook 15 residue masterbook
262     // codebook 16..29 residue
263     for (book = 0; book < venc->ncodebooks; book++) {
264         codebook_t * cb = &venc->codebooks[book];
265         int vals;
266         cb->ndimentions = cvectors[book].dim;
267         cb->nentries = cvectors[book].real_len;
268         cb->min = cvectors[book].min;
269         cb->delta = cvectors[book].delta;
270         cb->lookup = cvectors[book].lookup;
271         cb->seq_p = 0;
272
273         cb->lens = av_malloc(sizeof(uint8_t) * cb->nentries);
274         cb->codewords = av_malloc(sizeof(uint32_t) * cb->nentries);
275         memcpy(cb->lens, cvectors[book].clens, cvectors[book].len);
276         memset(cb->lens + cvectors[book].len, 0, cb->nentries - cvectors[book].len);
277
278         if (cb->lookup) {
279             vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
280             cb->quantlist = av_malloc(sizeof(int) * vals);
281             for (i = 0; i < vals; i++)
282                 cb->quantlist[i] = cvectors[book].quant[i];
283         } else {
284             cb->quantlist = NULL;
285         }
286         ready_codebook(cb);
287     }
288
289     venc->nfloors = 1;
290     venc->floors = av_malloc(sizeof(floor_t) * venc->nfloors);
291
292     // just 1 floor
293     fc = &venc->floors[0];
294     fc->partitions = 8;
295     fc->partition_to_class = av_malloc(sizeof(int) * fc->partitions);
296     fc->nclasses = 0;
297     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
298         static const int a[] = {0,1,2,2,3,3,4,4};
299         fc->partition_to_class[i] = a[i];
300         fc->nclasses = FFMAX(fc->nclasses, fc->partition_to_class[i]);
301     }
302     fc->nclasses++;
303     fc->classes = av_malloc(sizeof(floor_class_t) * fc->nclasses);
304     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
305         floor_class_t * c = &fc->classes[i];
306         int j, books;
307         c->dim = floor_classes[i].dim;
308         c->subclass = floor_classes[i].subclass;
309         c->masterbook = floor_classes[i].masterbook;
310         books = (1 << c->subclass);
311         c->books = av_malloc(sizeof(int) * books);
312         for (j = 0; j < books; j++)
313             c->books[j] = floor_classes[i].nbooks[j];
314     }
315     fc->multiplier = 2;
316     fc->rangebits = venc->log2_blocksize[0] - 1;
317
318     fc->values = 2;
319     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
320         fc->values += fc->classes[fc->partition_to_class[i]].dim;
321
322     fc->list = av_malloc(sizeof(floor1_entry_t) * fc->values);
323     fc->list[0].x = 0;
324     fc->list[1].x = 1 << fc->rangebits;
325     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
326         static const int a[] = {
327              93, 23,372,  6, 46,186,750, 14, 33, 65,
328             130,260,556,  3, 10, 18, 28, 39, 55, 79,
329             111,158,220,312,464,650,850
330         };
331         fc->list[i].x = a[i - 2];
332     }
333     ff_vorbis_ready_floor1_list(fc->list, fc->values);
334
335     venc->nresidues = 1;
336     venc->residues = av_malloc(sizeof(residue_t) * venc->nresidues);
337
338     // single residue
339     rc = &venc->residues[0];
340     rc->type = 2;
341     rc->begin = 0;
342     rc->end = 1600;
343     rc->partition_size = 32;
344     rc->classifications = 10;
345     rc->classbook = 15;
346     rc->books = av_malloc(sizeof(*rc->books) * rc->classifications);
347     {
348         static const int8_t a[10][8] = {
349             { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
350             { -1, -1, 16, -1, -1, -1, -1, -1, },
351             { -1, -1, 17, -1, -1, -1, -1, -1, },
352             { -1, -1, 18, -1, -1, -1, -1, -1, },
353             { -1, -1, 19, -1, -1, -1, -1, -1, },
354             { -1, -1, 20, -1, -1, -1, -1, -1, },
355             { -1, -1, 21, -1, -1, -1, -1, -1, },
356             { 22, 23, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
357             { 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
358             { 26, 27, 28, -1, -1, -1, -1, -1, },
359         };
360         memcpy(rc->books, a, sizeof a);
361     }
362     ready_residue(rc, venc);
363
364     venc->nmappings = 1;
365     venc->mappings = av_malloc(sizeof(mapping_t) * venc->nmappings);
366
367     // single mapping
368     mc = &venc->mappings[0];
369     mc->submaps = 1;
370     mc->mux = av_malloc(sizeof(int) * venc->channels);
371     for (i = 0; i < venc->channels; i++)
372         mc->mux[i] = 0;
373     mc->floor = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
374     mc->residue = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
375     for (i = 0; i < mc->submaps; i++) {
376         mc->floor[i] = 0;
377         mc->residue[i] = 0;
378     }
379     mc->coupling_steps = venc->channels == 2 ? 1 : 0;
380     mc->magnitude = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
381     mc->angle = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
382     if (mc->coupling_steps) {
383         mc->magnitude[0] = 0;
384         mc->angle[0] = 1;
385     }
386
387     venc->nmodes = 1;
388     venc->modes = av_malloc(sizeof(vorbis_mode_t) * venc->nmodes);
389
390     // single mode
391     venc->modes[0].blockflag = 0;
392     venc->modes[0].mapping = 0;
393
394     venc->have_saved = 0;
395     venc->saved = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
396     venc->samples = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]));
397     venc->floor = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
398     venc->coeffs = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
399
400     venc->win[0] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[0] - 6];
401     venc->win[1] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[1] - 6];
402
403     ff_mdct_init(&venc->mdct[0], venc->log2_blocksize[0], 0);
404     ff_mdct_init(&venc->mdct[1], venc->log2_blocksize[1], 0);
405 }
406
407 static void put_float(PutBitContext * pb, float f) {
408     int exp, mant;
409     uint32_t res = 0;
410     mant = (int)ldexp(frexp(f, &exp), 20);
411     exp += 788 - 20;
412     if (mant < 0) { res |= (1 << 31); mant = -mant; }
413     res |= mant | (exp << 21);
414     put_bits(pb, 32, res);
415 }
416
417 static void put_codebook_header(PutBitContext * pb, codebook_t * cb) {
418     int i;
419     int ordered = 0;
420
421     put_bits(pb, 24, 0x564342); //magic
422     put_bits(pb, 16, cb->ndimentions);
423     put_bits(pb, 24, cb->nentries);
424
425     for (i = 1; i < cb->nentries; i++)
426         if (cb->lens[i] < cb->lens[i-1]) break;
427     if (i == cb->nentries)
428         ordered = 1;
429
430     put_bits(pb, 1, ordered);
431     if (ordered) {
432         int len = cb->lens[0];
433         put_bits(pb, 5, len - 1);
434         i = 0;
435         while (i < cb->nentries) {
436             int j;
437             for (j = 0; j+i < cb->nentries; j++)
438                 if (cb->lens[j+i] != len) break;
439             put_bits(pb, ilog(cb->nentries - i), j);
440             i += j;
441             len++;
442         }
443     } else {
444         int sparse = 0;
445         for (i = 0; i < cb->nentries; i++)
446             if (!cb->lens[i]) break;
447         if (i != cb->nentries)
448             sparse = 1;
449         put_bits(pb, 1, sparse);
450
451         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
452             if (sparse) put_bits(pb, 1, !!cb->lens[i]);
453             if (cb->lens[i]) put_bits(pb, 5, cb->lens[i] - 1);
454         }
455     }
456
457     put_bits(pb, 4, cb->lookup);
458     if (cb->lookup) {
459         int tmp = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
460         int bits = ilog(cb->quantlist[0]);
461
462         for (i = 1; i < tmp; i++)
463             bits = FFMAX(bits, ilog(cb->quantlist[i]));
464
465         put_float(pb, cb->min);
466         put_float(pb, cb->delta);
467
468         put_bits(pb, 4, bits - 1);
469         put_bits(pb, 1, cb->seq_p);
470
471         for (i = 0; i < tmp; i++)
472             put_bits(pb, bits, cb->quantlist[i]);
473     }
474 }
475
476 static void put_floor_header(PutBitContext * pb, floor_t * fc) {
477     int i;
478
479     put_bits(pb, 16, 1); // type, only floor1 is supported
480
481     put_bits(pb, 5, fc->partitions);
482
483     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
484         put_bits(pb, 4, fc->partition_to_class[i]);
485
486     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
487         int j, books;
488
489         put_bits(pb, 3, fc->classes[i].dim - 1);
490         put_bits(pb, 2, fc->classes[i].subclass);
491
492         if (fc->classes[i].subclass)
493             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].masterbook);
494
495         books = (1 << fc->classes[i].subclass);
496
497         for (j = 0; j < books; j++)
498             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].books[j] + 1);
499     }
500
501     put_bits(pb, 2, fc->multiplier - 1);
502     put_bits(pb, 4, fc->rangebits);
503
504     for (i = 2; i < fc->values; i++)
505         put_bits(pb, fc->rangebits, fc->list[i].x);
506 }
507
508 static void put_residue_header(PutBitContext * pb, residue_t * rc) {
509     int i;
510
511     put_bits(pb, 16, rc->type);
512
513     put_bits(pb, 24, rc->begin);
514     put_bits(pb, 24, rc->end);
515     put_bits(pb, 24, rc->partition_size - 1);
516     put_bits(pb, 6, rc->classifications - 1);
517     put_bits(pb, 8, rc->classbook);
518
519     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
520         int j, tmp = 0;
521         for (j = 0; j < 8; j++)
522             tmp |= (rc->books[i][j] != -1) << j;
523
524         put_bits(pb, 3, tmp & 7);
525         put_bits(pb, 1, tmp > 7);
526
527         if (tmp > 7)
528             put_bits(pb, 5, tmp >> 3);
529     }
530
531     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
532         int j;
533         for (j = 0; j < 8; j++)
534             if (rc->books[i][j] != -1)
535                 put_bits(pb, 8, rc->books[i][j]);
536     }
537 }
538
539 static int put_main_header(venc_context_t * venc, uint8_t ** out) {
540     int i;
541     PutBitContext pb;
542     uint8_t buffer[50000] = {0}, * p = buffer;
543     int buffer_len = sizeof buffer;
544     int len, hlens[3];
545
546     // identification header
547     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
548     put_bits(&pb, 8, 1); //magic
549     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
550         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
551     put_bits(&pb, 32, 0); // version
552     put_bits(&pb, 8, venc->channels);
553     put_bits(&pb, 32, venc->sample_rate);
554     put_bits(&pb, 32, 0); // bitrate
555     put_bits(&pb, 32, 0); // bitrate
556     put_bits(&pb, 32, 0); // bitrate
557     put_bits(&pb, 4, venc->log2_blocksize[0]);
558     put_bits(&pb, 4, venc->log2_blocksize[1]);
559     put_bits(&pb, 1, 1); // framing
560
561     flush_put_bits(&pb);
562     hlens[0] = (put_bits_count(&pb) + 7) / 8;
563     buffer_len -= hlens[0];
564     p += hlens[0];
565
566     // comment header
567     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
568     put_bits(&pb, 8, 3); //magic
569     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
570         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
571     put_bits(&pb, 32, 0); // vendor length TODO
572     put_bits(&pb, 32, 0); // amount of comments
573     put_bits(&pb, 1, 1); // framing
574
575     flush_put_bits(&pb);
576     hlens[1] = (put_bits_count(&pb) + 7) / 8;
577     buffer_len -= hlens[1];
578     p += hlens[1];
579
580     // setup header
581     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
582     put_bits(&pb, 8, 5); //magic
583     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
584         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
585
586     // codebooks
587     put_bits(&pb, 8, venc->ncodebooks - 1);
588     for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++)
589         put_codebook_header(&pb, &venc->codebooks[i]);
590
591     // time domain, reserved, zero
592     put_bits(&pb, 6, 0);
593     put_bits(&pb, 16, 0);
594
595     // floors
596     put_bits(&pb, 6, venc->nfloors - 1);
597     for (i = 0; i < venc->nfloors; i++)
598         put_floor_header(&pb, &venc->floors[i]);
599
600     // residues
601     put_bits(&pb, 6, venc->nresidues - 1);
602     for (i = 0; i < venc->nresidues; i++)
603         put_residue_header(&pb, &venc->residues[i]);
604
605     // mappings
606     put_bits(&pb, 6, venc->nmappings - 1);
607     for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
608         mapping_t * mc = &venc->mappings[i];
609         int j;
610         put_bits(&pb, 16, 0); // mapping type
611
612         put_bits(&pb, 1, mc->submaps > 1);
613         if (mc->submaps > 1)
614             put_bits(&pb, 4, mc->submaps - 1);
615
616         put_bits(&pb, 1, !!mc->coupling_steps);
617         if (mc->coupling_steps) {
618             put_bits(&pb, 8, mc->coupling_steps - 1);
619             for (j = 0; j < mc->coupling_steps; j++) {
620                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->magnitude[j]);
621                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->angle[j]);
622             }
623         }
624
625         put_bits(&pb, 2, 0); // reserved
626
627         if (mc->submaps > 1)
628             for (j = 0; j < venc->channels; j++)
629                 put_bits(&pb, 4, mc->mux[j]);
630
631         for (j = 0; j < mc->submaps; j++) {
632             put_bits(&pb, 8, 0); // reserved time configuration
633             put_bits(&pb, 8, mc->floor[j]);
634             put_bits(&pb, 8, mc->residue[j]);
635         }
636     }
637
638     // modes
639     put_bits(&pb, 6, venc->nmodes - 1);
640     for (i = 0; i < venc->nmodes; i++) {
641         put_bits(&pb, 1, venc->modes[i].blockflag);
642         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved window type
643         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved transform type
644         put_bits(&pb, 8, venc->modes[i].mapping);
645     }
646
647     put_bits(&pb, 1, 1); // framing
648
649     flush_put_bits(&pb);
650     hlens[2] = (put_bits_count(&pb) + 7) / 8;
651
652     len = hlens[0] + hlens[1] + hlens[2];
653     p = *out = av_mallocz(64 + len + len/255);
654
655     *p++ = 2;
656     p += av_xiphlacing(p, hlens[0]);
657     p += av_xiphlacing(p, hlens[1]);
658     buffer_len = 0;
659     for (i = 0; i < 3; i++) {
660         memcpy(p, buffer + buffer_len, hlens[i]);
661         p += hlens[i];
662         buffer_len += hlens[i];
663     }
664
665     return p - *out;
666 }
667
668 static float get_floor_average(floor_t * fc, float * coeffs, int i) {
669     int begin = fc->list[fc->list[FFMAX(i-1, 0)].sort].x;
670     int end   = fc->list[fc->list[FFMIN(i+1, fc->values - 1)].sort].x;
671     int j;
672     float average = 0;
673
674     for (j = begin; j < end; j++)
675         average += fabs(coeffs[j]);
676     return average / (end - begin);
677 }
678
679 static void floor_fit(venc_context_t * venc, floor_t * fc, float * coeffs, uint_fast16_t * posts, int samples) {
680     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
681     int i;
682     float tot_average = 0.;
683     float averages[fc->values];
684     for (i = 0; i < fc->values; i++){
685         averages[i] = get_floor_average(fc, coeffs, i);
686         tot_average += averages[i];
687     }
688     tot_average /= fc->values;
689     tot_average /= venc->quality;
690
691     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
692         int position = fc->list[fc->list[i].sort].x;
693         float average = averages[i];
694         int j;
695
696         average *= pow(tot_average / average, 0.5) * pow(1.25, position/200.); // MAGIC!
697         for (j = 0; j < range - 1; j++)
698             if (ff_vorbis_floor1_inverse_db_table[j * fc->multiplier] > average) break;
699         posts[fc->list[i].sort] = j;
700     }
701 }
702
703 static int render_point(int x0, int y0, int x1, int y1, int x) {
704     return y0 +  (x - x0) * (y1 - y0) / (x1 - x0);
705 }
706
707 static void floor_encode(venc_context_t * venc, floor_t * fc, PutBitContext * pb, uint_fast16_t * posts, float * floor, int samples) {
708     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
709     int coded[fc->values]; // first 2 values are unused
710     int i, counter;
711
712     put_bits(pb, 1, 1); // non zero
713     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[0]);
714     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[1]);
715     coded[0] = coded[1] = 1;
716
717     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
718         int predicted = render_point(fc->list[fc->list[i].low].x,
719                                      posts[fc->list[i].low],
720                                      fc->list[fc->list[i].high].x,
721                                      posts[fc->list[i].high],
722                                      fc->list[i].x);
723         int highroom = range - predicted;
724         int lowroom = predicted;
725         int room = FFMIN(highroom, lowroom);
726         if (predicted == posts[i]) {
727             coded[i] = 0; // must be used later as flag!
728             continue;
729         } else {
730             if (!coded[fc->list[i].low ]) coded[fc->list[i].low ] = -1;
731             if (!coded[fc->list[i].high]) coded[fc->list[i].high] = -1;
732         }
733         if (posts[i] > predicted) {
734             if (posts[i] - predicted > room)
735                 coded[i] = posts[i] - predicted + lowroom;
736             else
737                 coded[i] = (posts[i] - predicted) << 1;
738         } else {
739             if (predicted - posts[i] > room)
740                 coded[i] = predicted - posts[i] + highroom - 1;
741             else
742                 coded[i] = ((predicted - posts[i]) << 1) - 1;
743         }
744     }
745
746     counter = 2;
747     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
748         floor_class_t * c = &fc->classes[fc->partition_to_class[i]];
749         int k, cval = 0, csub = 1<<c->subclass;
750         if (c->subclass) {
751             codebook_t * book = &venc->codebooks[c->masterbook];
752             int cshift = 0;
753             for (k = 0; k < c->dim; k++) {
754                 int l;
755                 for (l = 0; l < csub; l++) {
756                     int maxval = 1;
757                     if (c->books[l] != -1)
758                         maxval = venc->codebooks[c->books[l]].nentries;
759                     // coded could be -1, but this still works, cause that is 0
760                     if (coded[counter + k] < maxval) break;
761                 }
762                 assert(l != csub);
763                 cval |= l << cshift;
764                 cshift += c->subclass;
765             }
766             put_codeword(pb, book, cval);
767         }
768         for (k = 0; k < c->dim; k++) {
769             int book = c->books[cval & (csub-1)];
770             int entry = coded[counter++];
771             cval >>= c->subclass;
772             if (book == -1) continue;
773             if (entry == -1) entry = 0;
774             put_codeword(pb, &venc->codebooks[book], entry);
775         }
776     }
777
778     ff_vorbis_floor1_render_list(fc->list, fc->values, posts, coded, fc->multiplier, floor, samples);
779 }
780
781 static float * put_vector(codebook_t * book, PutBitContext * pb, float * num) {
782     int i, entry = -1;
783     float distance = FLT_MAX;
784     assert(book->dimentions);
785     for (i = 0; i < book->nentries; i++) {
786         float * vec = book->dimentions + i * book->ndimentions, d = book->pow2[i];
787         int j;
788         if (!book->lens[i]) continue;
789         for (j = 0; j < book->ndimentions; j++)
790             d -= vec[j] * num[j];
791         if (distance > d) {
792             entry = i;
793             distance = d;
794         }
795     }
796     put_codeword(pb, book, entry);
797     return &book->dimentions[entry * book->ndimentions];
798 }
799
800 static void residue_encode(venc_context_t * venc, residue_t * rc, PutBitContext * pb, float * coeffs, int samples, int real_ch) {
801     int pass, i, j, p, k;
802     int psize = rc->partition_size;
803     int partitions = (rc->end - rc->begin) / psize;
804     int channels = (rc->type == 2) ? 1 : real_ch;
805     int classes[channels][partitions];
806     int classwords = venc->codebooks[rc->classbook].ndimentions;
807
808     assert(rc->type == 2);
809     assert(real_ch == 2);
810     for (p = 0; p < partitions; p++) {
811         float max1 = 0., max2 = 0.;
812         int s = rc->begin + p * psize;
813         for (k = s; k < s + psize; k += 2) {
814             max1 = FFMAX(max1, fabs(coeffs[          k / real_ch]));
815             max2 = FFMAX(max2, fabs(coeffs[samples + k / real_ch]));
816         }
817
818         for (i = 0; i < rc->classifications - 1; i++) {
819             if (max1 < rc->maxes[i][0] && max2 < rc->maxes[i][1]) break;
820         }
821         classes[0][p] = i;
822     }
823
824     for (pass = 0; pass < 8; pass++) {
825         p = 0;
826         while (p < partitions) {
827             if (pass == 0)
828                 for (j = 0; j < channels; j++) {
829                     codebook_t * book = &venc->codebooks[rc->classbook];
830                     int entry = 0;
831                     for (i = 0; i < classwords; i++) {
832                         entry *= rc->classifications;
833                         entry += classes[j][p + i];
834                     }
835                     put_codeword(pb, book, entry);
836                 }
837             for (i = 0; i < classwords && p < partitions; i++, p++) {
838                 for (j = 0; j < channels; j++) {
839                     int nbook = rc->books[classes[j][p]][pass];
840                     codebook_t * book = &venc->codebooks[nbook];
841                     float * buf = coeffs + samples*j + rc->begin + p*psize;
842                     if (nbook == -1) continue;
843
844                     assert(rc->type == 0 || rc->type == 2);
845                     assert(!(psize % book->ndimentions));
846
847                     if (rc->type == 0) {
848                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimentions) {
849                             float * a = put_vector(book, pb, &buf[k]);
850                             int l;
851                             for (l = 0; l < book->ndimentions; l++)
852                                 buf[k + l] -= a[l];
853                         }
854                     } else {
855                         int s = rc->begin + p * psize, a1, b1;
856                         a1 = (s % real_ch) * samples;
857                         b1 =  s / real_ch;
858                         s = real_ch * samples;
859                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimentions) {
860                             int dim, a2 = a1, b2 = b1;
861                             float vec[book->ndimentions], * pv = vec;
862                             for (dim = book->ndimentions; dim--; ) {
863                                 *pv++ = coeffs[a2 + b2];
864                                 if ((a2 += samples) == s) {
865                                     a2=0;
866                                     b2++;
867                                 }
868                             }
869                             pv = put_vector(book, pb, vec);
870                             for (dim = book->ndimentions; dim--; ) {
871                                 coeffs[a1 + b1] -= *pv++;
872                                 if ((a1 += samples) == s) {
873                                     a1=0;
874                                     b1++;
875                                 }
876                             }
877                         }
878                     }
879                 }
880             }
881         }
882     }
883 }
884
885 static int apply_window_and_mdct(venc_context_t * venc, signed short * audio, int samples) {
886     int i, j, channel;
887     const float * win = venc->win[0];
888     int window_len = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
889     float n = (float)(1 << venc->log2_blocksize[0]) / 4.;
890     // FIXME use dsp
891
892     if (!venc->have_saved && !samples) return 0;
893
894     if (venc->have_saved) {
895         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
896             memcpy(venc->samples + channel*window_len*2, venc->saved + channel*window_len, sizeof(float)*window_len);
897         }
898     } else {
899         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
900             memset(venc->samples + channel*window_len*2, 0, sizeof(float)*window_len);
901         }
902     }
903
904     if (samples) {
905         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
906             float * offset = venc->samples + channel*window_len*2 + window_len;
907             j = channel;
908             for (i = 0; i < samples; i++, j += venc->channels)
909                 offset[i] = -audio[j] / 32768. / n * win[window_len - i - 1]; //FIXME find out why the sign has to be fliped
910         }
911     } else {
912         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
913             memset(venc->samples + channel*window_len*2 + window_len, 0, sizeof(float)*window_len);
914         }
915     }
916
917     for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
918         ff_mdct_calc(&venc->mdct[0], venc->coeffs + channel*window_len, venc->samples + channel*window_len*2, venc->floor/*tmp*/);
919     }
920
921     if (samples) {
922         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
923             float * offset = venc->saved + channel*window_len;
924             j = channel;
925             for (i = 0; i < samples; i++, j += venc->channels)
926                 offset[i] = -audio[j] / 32768. / n * win[i]; //FIXME find out why the sign has to be fliped
927         }
928         venc->have_saved = 1;
929     } else {
930         venc->have_saved = 0;
931     }
932     return 1;
933 }
934
935 static av_cold int vorbis_encode_init(AVCodecContext * avccontext)
936 {
937     venc_context_t * venc = avccontext->priv_data;
938
939     if (avccontext->channels != 2) {
940         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "Current FFmpeg Vorbis encoder only supports 2 channels.\n");
941         return -1;
942     }
943
944     create_vorbis_context(venc, avccontext);
945
946     if (avccontext->flags & CODEC_FLAG_QSCALE)
947         venc->quality = avccontext->global_quality / (float)FF_QP2LAMBDA / 10.;
948     else
949         venc->quality = 1.;
950     venc->quality *= venc->quality;
951
952     avccontext->extradata_size = put_main_header(venc, (uint8_t**)&avccontext->extradata);
953
954     avccontext->frame_size = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
955
956     avccontext->coded_frame = avcodec_alloc_frame();
957     avccontext->coded_frame->key_frame = 1;
958
959     return 0;
960 }
961
962 static int vorbis_encode_frame(AVCodecContext * avccontext, unsigned char * packets, int buf_size, void *data)
963 {
964     venc_context_t * venc = avccontext->priv_data;
965     signed short * audio = data;
966     int samples = data ? avccontext->frame_size : 0;
967     vorbis_mode_t * mode;
968     mapping_t * mapping;
969     PutBitContext pb;
970     int i;
971
972     if (!apply_window_and_mdct(venc, audio, samples)) return 0;
973     samples = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
974
975     init_put_bits(&pb, packets, buf_size);
976
977     put_bits(&pb, 1, 0); // magic bit
978
979     put_bits(&pb, ilog(venc->nmodes - 1), 0); // 0 bits, the mode
980
981     mode = &venc->modes[0];
982     mapping = &venc->mappings[mode->mapping];
983     if (mode->blockflag) {
984         put_bits(&pb, 1, 0);
985         put_bits(&pb, 1, 0);
986     }
987
988     for (i = 0; i < venc->channels; i++) {
989         floor_t * fc = &venc->floors[mapping->floor[mapping->mux[i]]];
990         uint_fast16_t posts[fc->values];
991         floor_fit(venc, fc, &venc->coeffs[i * samples], posts, samples);
992         floor_encode(venc, fc, &pb, posts, &venc->floor[i * samples], samples);
993     }
994
995     for (i = 0; i < venc->channels * samples; i++) {
996         venc->coeffs[i] /= venc->floor[i];
997     }
998
999     for (i = 0; i < mapping->coupling_steps; i++) {
1000         float * mag = venc->coeffs + mapping->magnitude[i] * samples;
1001         float * ang = venc->coeffs + mapping->angle[i] * samples;
1002         int j;
1003         for (j = 0; j < samples; j++) {
1004             float a = ang[j];
1005             ang[j] -= mag[j];
1006             if (mag[j] > 0) ang[j] = -ang[j];
1007             if (ang[j] < 0) mag[j] = a;
1008         }
1009     }
1010
1011     residue_encode(venc, &venc->residues[mapping->residue[mapping->mux[0]]], &pb, venc->coeffs, samples, venc->channels);
1012
1013     flush_put_bits(&pb);
1014     return (put_bits_count(&pb) + 7) / 8;
1015 }
1016
1017
1018 static av_cold int vorbis_encode_close(AVCodecContext * avccontext)
1019 {
1020     venc_context_t * venc = avccontext->priv_data;
1021     int i;
1022
1023     if (venc->codebooks)
1024         for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++) {
1025             av_freep(&venc->codebooks[i].lens);
1026             av_freep(&venc->codebooks[i].codewords);
1027             av_freep(&venc->codebooks[i].quantlist);
1028             av_freep(&venc->codebooks[i].dimentions);
1029             av_freep(&venc->codebooks[i].pow2);
1030         }
1031     av_freep(&venc->codebooks);
1032
1033     if (venc->floors)
1034         for (i = 0; i < venc->nfloors; i++) {
1035             int j;
1036             if (venc->floors[i].classes)
1037                 for (j = 0; j < venc->floors[i].nclasses; j++)
1038                     av_freep(&venc->floors[i].classes[j].books);
1039             av_freep(&venc->floors[i].classes);
1040             av_freep(&venc->floors[i].partition_to_class);
1041             av_freep(&venc->floors[i].list);
1042         }
1043     av_freep(&venc->floors);
1044
1045     if (venc->residues)
1046         for (i = 0; i < venc->nresidues; i++) {
1047             av_freep(&venc->residues[i].books);
1048             av_freep(&venc->residues[i].maxes);
1049         }
1050     av_freep(&venc->residues);
1051
1052     if (venc->mappings)
1053         for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
1054             av_freep(&venc->mappings[i].mux);
1055             av_freep(&venc->mappings[i].floor);
1056             av_freep(&venc->mappings[i].residue);
1057             av_freep(&venc->mappings[i].magnitude);
1058             av_freep(&venc->mappings[i].angle);
1059         }
1060     av_freep(&venc->mappings);
1061
1062     av_freep(&venc->modes);
1063
1064     av_freep(&venc->saved);
1065     av_freep(&venc->samples);
1066     av_freep(&venc->floor);
1067     av_freep(&venc->coeffs);
1068
1069     ff_mdct_end(&venc->mdct[0]);
1070     ff_mdct_end(&venc->mdct[1]);
1071
1072     av_freep(&avccontext->coded_frame);
1073     av_freep(&avccontext->extradata);
1074
1075     return 0 ;
1076 }
1077
1078 AVCodec vorbis_encoder = {
1079     "vorbis",
1080     CODEC_TYPE_AUDIO,
1081     CODEC_ID_VORBIS,
1082     sizeof(venc_context_t),
1083     vorbis_encode_init,
1084     vorbis_encode_frame,
1085     vorbis_encode_close,
1086     .capabilities= CODEC_CAP_DELAY,
1087     .sample_fmts = (enum SampleFormat[]){SAMPLE_FMT_S16,SAMPLE_FMT_NONE},
1088     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Vorbis"),
1089 };