Check that palctrl is available on init instead of crashing when trying to use
[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 libavcodec/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 #define BITSTREAM_WRITER_LE
34 #include "put_bits.h"
35
36 #undef NDEBUG
37 #include <assert.h>
38
39 typedef struct {
40     int nentries;
41     uint8_t * lens;
42     uint32_t * codewords;
43     int ndimentions;
44     float min;
45     float delta;
46     int seq_p;
47     int lookup;
48     int * quantlist;
49     float * dimentions;
50     float * pow2;
51 } vorbis_enc_codebook;
52
53 typedef struct {
54     int dim;
55     int subclass;
56     int masterbook;
57     int * books;
58 } vorbis_enc_floor_class;
59
60 typedef struct {
61     int partitions;
62     int * partition_to_class;
63     int nclasses;
64     vorbis_enc_floor_class * classes;
65     int multiplier;
66     int rangebits;
67     int values;
68     vorbis_floor1_entry * list;
69 } vorbis_enc_floor;
70
71 typedef struct {
72     int type;
73     int begin;
74     int end;
75     int partition_size;
76     int classifications;
77     int classbook;
78     int8_t (*books)[8];
79     float (*maxes)[2];
80 } vorbis_enc_residue;
81
82 typedef struct {
83     int submaps;
84     int * mux;
85     int * floor;
86     int * residue;
87     int coupling_steps;
88     int * magnitude;
89     int * angle;
90 } vorbis_enc_mapping;
91
92 typedef struct {
93     int blockflag;
94     int mapping;
95 } vorbis_enc_mode;
96
97 typedef struct {
98     int channels;
99     int sample_rate;
100     int log2_blocksize[2];
101     MDCTContext mdct[2];
102     const float * win[2];
103     int have_saved;
104     float * saved;
105     float * samples;
106     float * floor; // also used for tmp values for mdct
107     float * coeffs; // also used for residue after floor
108     float quality;
109
110     int ncodebooks;
111     vorbis_enc_codebook * codebooks;
112
113     int nfloors;
114     vorbis_enc_floor * floors;
115
116     int nresidues;
117     vorbis_enc_residue * residues;
118
119     int nmappings;
120     vorbis_enc_mapping * mappings;
121
122     int nmodes;
123     vorbis_enc_mode * modes;
124
125     int64_t sample_count;
126 } vorbis_enc_context;
127
128 static inline void put_codeword(PutBitContext * pb, vorbis_enc_codebook * cb, int entry) {
129     assert(entry >= 0);
130     assert(entry < cb->nentries);
131     assert(cb->lens[entry]);
132     put_bits(pb, cb->lens[entry], cb->codewords[entry]);
133 }
134
135 static int cb_lookup_vals(int lookup, int dimentions, int entries) {
136     if      (lookup == 1) return ff_vorbis_nth_root(entries, dimentions);
137     else if (lookup == 2) return dimentions * entries;
138     return 0;
139 }
140
141 static void ready_codebook(vorbis_enc_codebook * cb) {
142     int i;
143
144     ff_vorbis_len2vlc(cb->lens, cb->codewords, cb->nentries);
145
146     if (!cb->lookup)
147         cb->pow2 = cb->dimentions = NULL;
148     else {
149         int vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
150         cb->dimentions = av_malloc(sizeof(float) * cb->nentries * cb->ndimentions);
151         cb->pow2 = av_mallocz(sizeof(float) * cb->nentries);
152         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
153             float last = 0;
154             int j;
155             int div = 1;
156             for (j = 0; j < cb->ndimentions; j++) {
157                 int off;
158                 if (cb->lookup == 1)
159                     off = (i / div) % vals; // lookup type 1
160                 else
161                     off = i * cb->ndimentions + j; // lookup type 2
162
163                 cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j] = last + cb->min + cb->quantlist[off] * cb->delta;
164                 if (cb->seq_p)
165                     last = cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j];
166                 cb->pow2[i] += cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j]*cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j];
167                 div *= vals;
168             }
169             cb->pow2[i] /= 2.;
170         }
171     }
172 }
173
174 static void ready_residue(vorbis_enc_residue * rc, vorbis_enc_context * venc) {
175     int i;
176     assert(rc->type == 2);
177     rc->maxes = av_mallocz(sizeof(float[2]) * rc->classifications);
178     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
179         int j;
180         vorbis_enc_codebook * cb;
181         for (j = 0; j < 8; j++)
182             if (rc->books[i][j] != -1) break;
183         if (j == 8) continue; // zero
184         cb = &venc->codebooks[rc->books[i][j]];
185         assert(cb->ndimentions >= 2);
186         assert(cb->lookup);
187
188         for (j = 0; j < cb->nentries; j++) {
189             float a;
190             if (!cb->lens[j]) continue;
191             a = fabs(cb->dimentions[j * cb->ndimentions]);
192             if (a > rc->maxes[i][0])
193                 rc->maxes[i][0] = a;
194             a = fabs(cb->dimentions[j * cb->ndimentions + 1]);
195             if (a > rc->maxes[i][1])
196                 rc->maxes[i][1] = a;
197         }
198     }
199     // small bias
200     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
201         rc->maxes[i][0] += 0.8;
202         rc->maxes[i][1] += 0.8;
203     }
204 }
205
206 static void create_vorbis_context(vorbis_enc_context * venc, AVCodecContext * avccontext) {
207     vorbis_enc_floor * fc;
208     vorbis_enc_residue * rc;
209     vorbis_enc_mapping * mc;
210     int i, book;
211
212     venc->channels = avccontext->channels;
213     venc->sample_rate = avccontext->sample_rate;
214     venc->log2_blocksize[0] = venc->log2_blocksize[1] = 11;
215
216     venc->ncodebooks = FF_ARRAY_ELEMS(cvectors);
217     venc->codebooks = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_codebook) * venc->ncodebooks);
218
219     // codebook 0..14 - floor1 book, values 0..255
220     // codebook 15 residue masterbook
221     // codebook 16..29 residue
222     for (book = 0; book < venc->ncodebooks; book++) {
223         vorbis_enc_codebook * cb = &venc->codebooks[book];
224         int vals;
225         cb->ndimentions = cvectors[book].dim;
226         cb->nentries = cvectors[book].real_len;
227         cb->min = cvectors[book].min;
228         cb->delta = cvectors[book].delta;
229         cb->lookup = cvectors[book].lookup;
230         cb->seq_p = 0;
231
232         cb->lens = av_malloc(sizeof(uint8_t) * cb->nentries);
233         cb->codewords = av_malloc(sizeof(uint32_t) * cb->nentries);
234         memcpy(cb->lens, cvectors[book].clens, cvectors[book].len);
235         memset(cb->lens + cvectors[book].len, 0, cb->nentries - cvectors[book].len);
236
237         if (cb->lookup) {
238             vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
239             cb->quantlist = av_malloc(sizeof(int) * vals);
240             for (i = 0; i < vals; i++)
241                 cb->quantlist[i] = cvectors[book].quant[i];
242         } else {
243             cb->quantlist = NULL;
244         }
245         ready_codebook(cb);
246     }
247
248     venc->nfloors = 1;
249     venc->floors = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor) * venc->nfloors);
250
251     // just 1 floor
252     fc = &venc->floors[0];
253     fc->partitions = 8;
254     fc->partition_to_class = av_malloc(sizeof(int) * fc->partitions);
255     fc->nclasses = 0;
256     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
257         static const int a[] = {0,1,2,2,3,3,4,4};
258         fc->partition_to_class[i] = a[i];
259         fc->nclasses = FFMAX(fc->nclasses, fc->partition_to_class[i]);
260     }
261     fc->nclasses++;
262     fc->classes = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor_class) * fc->nclasses);
263     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
264         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[i];
265         int j, books;
266         c->dim = floor_classes[i].dim;
267         c->subclass = floor_classes[i].subclass;
268         c->masterbook = floor_classes[i].masterbook;
269         books = (1 << c->subclass);
270         c->books = av_malloc(sizeof(int) * books);
271         for (j = 0; j < books; j++)
272             c->books[j] = floor_classes[i].nbooks[j];
273     }
274     fc->multiplier = 2;
275     fc->rangebits = venc->log2_blocksize[0] - 1;
276
277     fc->values = 2;
278     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
279         fc->values += fc->classes[fc->partition_to_class[i]].dim;
280
281     fc->list = av_malloc(sizeof(vorbis_floor1_entry) * fc->values);
282     fc->list[0].x = 0;
283     fc->list[1].x = 1 << fc->rangebits;
284     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
285         static const int a[] = {
286              93, 23,372,  6, 46,186,750, 14, 33, 65,
287             130,260,556,  3, 10, 18, 28, 39, 55, 79,
288             111,158,220,312,464,650,850
289         };
290         fc->list[i].x = a[i - 2];
291     }
292     ff_vorbis_ready_floor1_list(fc->list, fc->values);
293
294     venc->nresidues = 1;
295     venc->residues = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_residue) * venc->nresidues);
296
297     // single residue
298     rc = &venc->residues[0];
299     rc->type = 2;
300     rc->begin = 0;
301     rc->end = 1600;
302     rc->partition_size = 32;
303     rc->classifications = 10;
304     rc->classbook = 15;
305     rc->books = av_malloc(sizeof(*rc->books) * rc->classifications);
306     {
307         static const int8_t a[10][8] = {
308             { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
309             { -1, -1, 16, -1, -1, -1, -1, -1, },
310             { -1, -1, 17, -1, -1, -1, -1, -1, },
311             { -1, -1, 18, -1, -1, -1, -1, -1, },
312             { -1, -1, 19, -1, -1, -1, -1, -1, },
313             { -1, -1, 20, -1, -1, -1, -1, -1, },
314             { -1, -1, 21, -1, -1, -1, -1, -1, },
315             { 22, 23, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
316             { 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
317             { 26, 27, 28, -1, -1, -1, -1, -1, },
318         };
319         memcpy(rc->books, a, sizeof a);
320     }
321     ready_residue(rc, venc);
322
323     venc->nmappings = 1;
324     venc->mappings = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mapping) * venc->nmappings);
325
326     // single mapping
327     mc = &venc->mappings[0];
328     mc->submaps = 1;
329     mc->mux = av_malloc(sizeof(int) * venc->channels);
330     for (i = 0; i < venc->channels; i++)
331         mc->mux[i] = 0;
332     mc->floor = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
333     mc->residue = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
334     for (i = 0; i < mc->submaps; i++) {
335         mc->floor[i] = 0;
336         mc->residue[i] = 0;
337     }
338     mc->coupling_steps = venc->channels == 2 ? 1 : 0;
339     mc->magnitude = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
340     mc->angle = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
341     if (mc->coupling_steps) {
342         mc->magnitude[0] = 0;
343         mc->angle[0] = 1;
344     }
345
346     venc->nmodes = 1;
347     venc->modes = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mode) * venc->nmodes);
348
349     // single mode
350     venc->modes[0].blockflag = 0;
351     venc->modes[0].mapping = 0;
352
353     venc->have_saved = 0;
354     venc->saved = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
355     venc->samples = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]));
356     venc->floor = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
357     venc->coeffs = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
358
359     venc->win[0] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[0] - 6];
360     venc->win[1] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[1] - 6];
361
362     ff_mdct_init(&venc->mdct[0], venc->log2_blocksize[0], 0, 1.0);
363     ff_mdct_init(&venc->mdct[1], venc->log2_blocksize[1], 0, 1.0);
364 }
365
366 static void put_float(PutBitContext * pb, float f) {
367     int exp, mant;
368     uint32_t res = 0;
369     mant = (int)ldexp(frexp(f, &exp), 20);
370     exp += 788 - 20;
371     if (mant < 0) { res |= (1 << 31); mant = -mant; }
372     res |= mant | (exp << 21);
373     put_bits(pb, 32, res);
374 }
375
376 static void put_codebook_header(PutBitContext * pb, vorbis_enc_codebook * cb) {
377     int i;
378     int ordered = 0;
379
380     put_bits(pb, 24, 0x564342); //magic
381     put_bits(pb, 16, cb->ndimentions);
382     put_bits(pb, 24, cb->nentries);
383
384     for (i = 1; i < cb->nentries; i++)
385         if (cb->lens[i] < cb->lens[i-1]) break;
386     if (i == cb->nentries)
387         ordered = 1;
388
389     put_bits(pb, 1, ordered);
390     if (ordered) {
391         int len = cb->lens[0];
392         put_bits(pb, 5, len - 1);
393         i = 0;
394         while (i < cb->nentries) {
395             int j;
396             for (j = 0; j+i < cb->nentries; j++)
397                 if (cb->lens[j+i] != len) break;
398             put_bits(pb, ilog(cb->nentries - i), j);
399             i += j;
400             len++;
401         }
402     } else {
403         int sparse = 0;
404         for (i = 0; i < cb->nentries; i++)
405             if (!cb->lens[i]) break;
406         if (i != cb->nentries)
407             sparse = 1;
408         put_bits(pb, 1, sparse);
409
410         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
411             if (sparse) put_bits(pb, 1, !!cb->lens[i]);
412             if (cb->lens[i]) put_bits(pb, 5, cb->lens[i] - 1);
413         }
414     }
415
416     put_bits(pb, 4, cb->lookup);
417     if (cb->lookup) {
418         int tmp = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
419         int bits = ilog(cb->quantlist[0]);
420
421         for (i = 1; i < tmp; i++)
422             bits = FFMAX(bits, ilog(cb->quantlist[i]));
423
424         put_float(pb, cb->min);
425         put_float(pb, cb->delta);
426
427         put_bits(pb, 4, bits - 1);
428         put_bits(pb, 1, cb->seq_p);
429
430         for (i = 0; i < tmp; i++)
431             put_bits(pb, bits, cb->quantlist[i]);
432     }
433 }
434
435 static void put_floor_header(PutBitContext * pb, vorbis_enc_floor * fc) {
436     int i;
437
438     put_bits(pb, 16, 1); // type, only floor1 is supported
439
440     put_bits(pb, 5, fc->partitions);
441
442     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
443         put_bits(pb, 4, fc->partition_to_class[i]);
444
445     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
446         int j, books;
447
448         put_bits(pb, 3, fc->classes[i].dim - 1);
449         put_bits(pb, 2, fc->classes[i].subclass);
450
451         if (fc->classes[i].subclass)
452             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].masterbook);
453
454         books = (1 << fc->classes[i].subclass);
455
456         for (j = 0; j < books; j++)
457             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].books[j] + 1);
458     }
459
460     put_bits(pb, 2, fc->multiplier - 1);
461     put_bits(pb, 4, fc->rangebits);
462
463     for (i = 2; i < fc->values; i++)
464         put_bits(pb, fc->rangebits, fc->list[i].x);
465 }
466
467 static void put_residue_header(PutBitContext * pb, vorbis_enc_residue * rc) {
468     int i;
469
470     put_bits(pb, 16, rc->type);
471
472     put_bits(pb, 24, rc->begin);
473     put_bits(pb, 24, rc->end);
474     put_bits(pb, 24, rc->partition_size - 1);
475     put_bits(pb, 6, rc->classifications - 1);
476     put_bits(pb, 8, rc->classbook);
477
478     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
479         int j, tmp = 0;
480         for (j = 0; j < 8; j++)
481             tmp |= (rc->books[i][j] != -1) << j;
482
483         put_bits(pb, 3, tmp & 7);
484         put_bits(pb, 1, tmp > 7);
485
486         if (tmp > 7)
487             put_bits(pb, 5, tmp >> 3);
488     }
489
490     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
491         int j;
492         for (j = 0; j < 8; j++)
493             if (rc->books[i][j] != -1)
494                 put_bits(pb, 8, rc->books[i][j]);
495     }
496 }
497
498 static int put_main_header(vorbis_enc_context * venc, uint8_t ** out) {
499     int i;
500     PutBitContext pb;
501     uint8_t buffer[50000] = {0}, * p = buffer;
502     int buffer_len = sizeof buffer;
503     int len, hlens[3];
504
505     // identification header
506     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
507     put_bits(&pb, 8, 1); //magic
508     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
509         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
510     put_bits(&pb, 32, 0); // version
511     put_bits(&pb, 8, venc->channels);
512     put_bits(&pb, 32, venc->sample_rate);
513     put_bits(&pb, 32, 0); // bitrate
514     put_bits(&pb, 32, 0); // bitrate
515     put_bits(&pb, 32, 0); // bitrate
516     put_bits(&pb, 4, venc->log2_blocksize[0]);
517     put_bits(&pb, 4, venc->log2_blocksize[1]);
518     put_bits(&pb, 1, 1); // framing
519
520     flush_put_bits(&pb);
521     hlens[0] = (put_bits_count(&pb) + 7) / 8;
522     buffer_len -= hlens[0];
523     p += hlens[0];
524
525     // comment header
526     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
527     put_bits(&pb, 8, 3); //magic
528     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
529         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
530     put_bits(&pb, 32, 0); // vendor length TODO
531     put_bits(&pb, 32, 0); // amount of comments
532     put_bits(&pb, 1, 1); // framing
533
534     flush_put_bits(&pb);
535     hlens[1] = (put_bits_count(&pb) + 7) / 8;
536     buffer_len -= hlens[1];
537     p += hlens[1];
538
539     // setup header
540     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
541     put_bits(&pb, 8, 5); //magic
542     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
543         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
544
545     // codebooks
546     put_bits(&pb, 8, venc->ncodebooks - 1);
547     for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++)
548         put_codebook_header(&pb, &venc->codebooks[i]);
549
550     // time domain, reserved, zero
551     put_bits(&pb, 6, 0);
552     put_bits(&pb, 16, 0);
553
554     // floors
555     put_bits(&pb, 6, venc->nfloors - 1);
556     for (i = 0; i < venc->nfloors; i++)
557         put_floor_header(&pb, &venc->floors[i]);
558
559     // residues
560     put_bits(&pb, 6, venc->nresidues - 1);
561     for (i = 0; i < venc->nresidues; i++)
562         put_residue_header(&pb, &venc->residues[i]);
563
564     // mappings
565     put_bits(&pb, 6, venc->nmappings - 1);
566     for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
567         vorbis_enc_mapping * mc = &venc->mappings[i];
568         int j;
569         put_bits(&pb, 16, 0); // mapping type
570
571         put_bits(&pb, 1, mc->submaps > 1);
572         if (mc->submaps > 1)
573             put_bits(&pb, 4, mc->submaps - 1);
574
575         put_bits(&pb, 1, !!mc->coupling_steps);
576         if (mc->coupling_steps) {
577             put_bits(&pb, 8, mc->coupling_steps - 1);
578             for (j = 0; j < mc->coupling_steps; j++) {
579                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->magnitude[j]);
580                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->angle[j]);
581             }
582         }
583
584         put_bits(&pb, 2, 0); // reserved
585
586         if (mc->submaps > 1)
587             for (j = 0; j < venc->channels; j++)
588                 put_bits(&pb, 4, mc->mux[j]);
589
590         for (j = 0; j < mc->submaps; j++) {
591             put_bits(&pb, 8, 0); // reserved time configuration
592             put_bits(&pb, 8, mc->floor[j]);
593             put_bits(&pb, 8, mc->residue[j]);
594         }
595     }
596
597     // modes
598     put_bits(&pb, 6, venc->nmodes - 1);
599     for (i = 0; i < venc->nmodes; i++) {
600         put_bits(&pb, 1, venc->modes[i].blockflag);
601         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved window type
602         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved transform type
603         put_bits(&pb, 8, venc->modes[i].mapping);
604     }
605
606     put_bits(&pb, 1, 1); // framing
607
608     flush_put_bits(&pb);
609     hlens[2] = (put_bits_count(&pb) + 7) / 8;
610
611     len = hlens[0] + hlens[1] + hlens[2];
612     p = *out = av_mallocz(64 + len + len/255);
613
614     *p++ = 2;
615     p += av_xiphlacing(p, hlens[0]);
616     p += av_xiphlacing(p, hlens[1]);
617     buffer_len = 0;
618     for (i = 0; i < 3; i++) {
619         memcpy(p, buffer + buffer_len, hlens[i]);
620         p += hlens[i];
621         buffer_len += hlens[i];
622     }
623
624     return p - *out;
625 }
626
627 static float get_floor_average(vorbis_enc_floor * fc, float * coeffs, int i) {
628     int begin = fc->list[fc->list[FFMAX(i-1, 0)].sort].x;
629     int end   = fc->list[fc->list[FFMIN(i+1, fc->values - 1)].sort].x;
630     int j;
631     float average = 0;
632
633     for (j = begin; j < end; j++)
634         average += fabs(coeffs[j]);
635     return average / (end - begin);
636 }
637
638 static void floor_fit(vorbis_enc_context * venc, vorbis_enc_floor * fc, float * coeffs, uint_fast16_t * posts, int samples) {
639     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
640     int i;
641     float tot_average = 0.;
642     float averages[fc->values];
643     for (i = 0; i < fc->values; i++){
644         averages[i] = get_floor_average(fc, coeffs, i);
645         tot_average += averages[i];
646     }
647     tot_average /= fc->values;
648     tot_average /= venc->quality;
649
650     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
651         int position = fc->list[fc->list[i].sort].x;
652         float average = averages[i];
653         int j;
654
655         average *= pow(tot_average / average, 0.5) * pow(1.25, position/200.); // MAGIC!
656         for (j = 0; j < range - 1; j++)
657             if (ff_vorbis_floor1_inverse_db_table[j * fc->multiplier] > average) break;
658         posts[fc->list[i].sort] = j;
659     }
660 }
661
662 static int render_point(int x0, int y0, int x1, int y1, int x) {
663     return y0 +  (x - x0) * (y1 - y0) / (x1 - x0);
664 }
665
666 static void floor_encode(vorbis_enc_context * venc, vorbis_enc_floor * fc, PutBitContext * pb, uint_fast16_t * posts, float * floor, int samples) {
667     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
668     int coded[fc->values]; // first 2 values are unused
669     int i, counter;
670
671     put_bits(pb, 1, 1); // non zero
672     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[0]);
673     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[1]);
674     coded[0] = coded[1] = 1;
675
676     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
677         int predicted = render_point(fc->list[fc->list[i].low].x,
678                                      posts[fc->list[i].low],
679                                      fc->list[fc->list[i].high].x,
680                                      posts[fc->list[i].high],
681                                      fc->list[i].x);
682         int highroom = range - predicted;
683         int lowroom = predicted;
684         int room = FFMIN(highroom, lowroom);
685         if (predicted == posts[i]) {
686             coded[i] = 0; // must be used later as flag!
687             continue;
688         } else {
689             if (!coded[fc->list[i].low ]) coded[fc->list[i].low ] = -1;
690             if (!coded[fc->list[i].high]) coded[fc->list[i].high] = -1;
691         }
692         if (posts[i] > predicted) {
693             if (posts[i] - predicted > room)
694                 coded[i] = posts[i] - predicted + lowroom;
695             else
696                 coded[i] = (posts[i] - predicted) << 1;
697         } else {
698             if (predicted - posts[i] > room)
699                 coded[i] = predicted - posts[i] + highroom - 1;
700             else
701                 coded[i] = ((predicted - posts[i]) << 1) - 1;
702         }
703     }
704
705     counter = 2;
706     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
707         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[fc->partition_to_class[i]];
708         int k, cval = 0, csub = 1<<c->subclass;
709         if (c->subclass) {
710             vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[c->masterbook];
711             int cshift = 0;
712             for (k = 0; k < c->dim; k++) {
713                 int l;
714                 for (l = 0; l < csub; l++) {
715                     int maxval = 1;
716                     if (c->books[l] != -1)
717                         maxval = venc->codebooks[c->books[l]].nentries;
718                     // coded could be -1, but this still works, cause that is 0
719                     if (coded[counter + k] < maxval) break;
720                 }
721                 assert(l != csub);
722                 cval |= l << cshift;
723                 cshift += c->subclass;
724             }
725             put_codeword(pb, book, cval);
726         }
727         for (k = 0; k < c->dim; k++) {
728             int book = c->books[cval & (csub-1)];
729             int entry = coded[counter++];
730             cval >>= c->subclass;
731             if (book == -1) continue;
732             if (entry == -1) entry = 0;
733             put_codeword(pb, &venc->codebooks[book], entry);
734         }
735     }
736
737     ff_vorbis_floor1_render_list(fc->list, fc->values, posts, coded, fc->multiplier, floor, samples);
738 }
739
740 static float * put_vector(vorbis_enc_codebook * book, PutBitContext * pb, float * num) {
741     int i, entry = -1;
742     float distance = FLT_MAX;
743     assert(book->dimentions);
744     for (i = 0; i < book->nentries; i++) {
745         float * vec = book->dimentions + i * book->ndimentions, d = book->pow2[i];
746         int j;
747         if (!book->lens[i]) continue;
748         for (j = 0; j < book->ndimentions; j++)
749             d -= vec[j] * num[j];
750         if (distance > d) {
751             entry = i;
752             distance = d;
753         }
754     }
755     put_codeword(pb, book, entry);
756     return &book->dimentions[entry * book->ndimentions];
757 }
758
759 static void residue_encode(vorbis_enc_context * venc, vorbis_enc_residue * rc, PutBitContext * pb, float * coeffs, int samples, int real_ch) {
760     int pass, i, j, p, k;
761     int psize = rc->partition_size;
762     int partitions = (rc->end - rc->begin) / psize;
763     int channels = (rc->type == 2) ? 1 : real_ch;
764     int classes[channels][partitions];
765     int classwords = venc->codebooks[rc->classbook].ndimentions;
766
767     assert(rc->type == 2);
768     assert(real_ch == 2);
769     for (p = 0; p < partitions; p++) {
770         float max1 = 0., max2 = 0.;
771         int s = rc->begin + p * psize;
772         for (k = s; k < s + psize; k += 2) {
773             max1 = FFMAX(max1, fabs(coeffs[          k / real_ch]));
774             max2 = FFMAX(max2, fabs(coeffs[samples + k / real_ch]));
775         }
776
777         for (i = 0; i < rc->classifications - 1; i++) {
778             if (max1 < rc->maxes[i][0] && max2 < rc->maxes[i][1]) break;
779         }
780         classes[0][p] = i;
781     }
782
783     for (pass = 0; pass < 8; pass++) {
784         p = 0;
785         while (p < partitions) {
786             if (pass == 0)
787                 for (j = 0; j < channels; j++) {
788                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[rc->classbook];
789                     int entry = 0;
790                     for (i = 0; i < classwords; i++) {
791                         entry *= rc->classifications;
792                         entry += classes[j][p + i];
793                     }
794                     put_codeword(pb, book, entry);
795                 }
796             for (i = 0; i < classwords && p < partitions; i++, p++) {
797                 for (j = 0; j < channels; j++) {
798                     int nbook = rc->books[classes[j][p]][pass];
799                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[nbook];
800                     float * buf = coeffs + samples*j + rc->begin + p*psize;
801                     if (nbook == -1) continue;
802
803                     assert(rc->type == 0 || rc->type == 2);
804                     assert(!(psize % book->ndimentions));
805
806                     if (rc->type == 0) {
807                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimentions) {
808                             float * a = put_vector(book, pb, &buf[k]);
809                             int l;
810                             for (l = 0; l < book->ndimentions; l++)
811                                 buf[k + l] -= a[l];
812                         }
813                     } else {
814                         int s = rc->begin + p * psize, a1, b1;
815                         a1 = (s % real_ch) * samples;
816                         b1 =  s / real_ch;
817                         s = real_ch * samples;
818                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimentions) {
819                             int dim, a2 = a1, b2 = b1;
820                             float vec[book->ndimentions], * pv = vec;
821                             for (dim = book->ndimentions; dim--; ) {
822                                 *pv++ = coeffs[a2 + b2];
823                                 if ((a2 += samples) == s) {
824                                     a2=0;
825                                     b2++;
826                                 }
827                             }
828                             pv = put_vector(book, pb, vec);
829                             for (dim = book->ndimentions; dim--; ) {
830                                 coeffs[a1 + b1] -= *pv++;
831                                 if ((a1 += samples) == s) {
832                                     a1=0;
833                                     b1++;
834                                 }
835                             }
836                         }
837                     }
838                 }
839             }
840         }
841     }
842 }
843
844 static int apply_window_and_mdct(vorbis_enc_context * venc, signed short * audio, int samples) {
845     int i, j, channel;
846     const float * win = venc->win[0];
847     int window_len = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
848     float n = (float)(1 << venc->log2_blocksize[0]) / 4.;
849     // FIXME use dsp
850
851     if (!venc->have_saved && !samples) return 0;
852
853     if (venc->have_saved) {
854         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
855             memcpy(venc->samples + channel*window_len*2, venc->saved + channel*window_len, sizeof(float)*window_len);
856         }
857     } else {
858         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
859             memset(venc->samples + channel*window_len*2, 0, sizeof(float)*window_len);
860         }
861     }
862
863     if (samples) {
864         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
865             float * offset = venc->samples + channel*window_len*2 + window_len;
866             j = channel;
867             for (i = 0; i < samples; i++, j += venc->channels)
868                 offset[i] = -audio[j] / 32768. / n * win[window_len - i - 1]; //FIXME find out why the sign has to be fliped
869         }
870     } else {
871         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
872             memset(venc->samples + channel*window_len*2 + window_len, 0, sizeof(float)*window_len);
873         }
874     }
875
876     for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
877         ff_mdct_calc(&venc->mdct[0], venc->coeffs + channel*window_len, venc->samples + channel*window_len*2);
878     }
879
880     if (samples) {
881         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
882             float * offset = venc->saved + channel*window_len;
883             j = channel;
884             for (i = 0; i < samples; i++, j += venc->channels)
885                 offset[i] = -audio[j] / 32768. / n * win[i]; //FIXME find out why the sign has to be fliped
886         }
887         venc->have_saved = 1;
888     } else {
889         venc->have_saved = 0;
890     }
891     return 1;
892 }
893
894 static av_cold int vorbis_encode_init(AVCodecContext * avccontext)
895 {
896     vorbis_enc_context * venc = avccontext->priv_data;
897
898     if (avccontext->channels != 2) {
899         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "Current FFmpeg Vorbis encoder only supports 2 channels.\n");
900         return -1;
901     }
902
903     create_vorbis_context(venc, avccontext);
904
905     if (avccontext->flags & CODEC_FLAG_QSCALE)
906         venc->quality = avccontext->global_quality / (float)FF_QP2LAMBDA / 10.;
907     else
908         venc->quality = 1.;
909     venc->quality *= venc->quality;
910
911     avccontext->extradata_size = put_main_header(venc, (uint8_t**)&avccontext->extradata);
912
913     avccontext->frame_size = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
914
915     avccontext->coded_frame = avcodec_alloc_frame();
916     avccontext->coded_frame->key_frame = 1;
917
918     return 0;
919 }
920
921 static int vorbis_encode_frame(AVCodecContext * avccontext, unsigned char * packets, int buf_size, void *data)
922 {
923     vorbis_enc_context * venc = avccontext->priv_data;
924     signed short * audio = data;
925     int samples = data ? avccontext->frame_size : 0;
926     vorbis_enc_mode * mode;
927     vorbis_enc_mapping * mapping;
928     PutBitContext pb;
929     int i;
930
931     if (!apply_window_and_mdct(venc, audio, samples)) return 0;
932     samples = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
933
934     init_put_bits(&pb, packets, buf_size);
935
936     put_bits(&pb, 1, 0); // magic bit
937
938     put_bits(&pb, ilog(venc->nmodes - 1), 0); // 0 bits, the mode
939
940     mode = &venc->modes[0];
941     mapping = &venc->mappings[mode->mapping];
942     if (mode->blockflag) {
943         put_bits(&pb, 1, 0);
944         put_bits(&pb, 1, 0);
945     }
946
947     for (i = 0; i < venc->channels; i++) {
948         vorbis_enc_floor * fc = &venc->floors[mapping->floor[mapping->mux[i]]];
949         uint_fast16_t posts[fc->values];
950         floor_fit(venc, fc, &venc->coeffs[i * samples], posts, samples);
951         floor_encode(venc, fc, &pb, posts, &venc->floor[i * samples], samples);
952     }
953
954     for (i = 0; i < venc->channels * samples; i++) {
955         venc->coeffs[i] /= venc->floor[i];
956     }
957
958     for (i = 0; i < mapping->coupling_steps; i++) {
959         float * mag = venc->coeffs + mapping->magnitude[i] * samples;
960         float * ang = venc->coeffs + mapping->angle[i] * samples;
961         int j;
962         for (j = 0; j < samples; j++) {
963             float a = ang[j];
964             ang[j] -= mag[j];
965             if (mag[j] > 0) ang[j] = -ang[j];
966             if (ang[j] < 0) mag[j] = a;
967         }
968     }
969
970     residue_encode(venc, &venc->residues[mapping->residue[mapping->mux[0]]], &pb, venc->coeffs, samples, venc->channels);
971
972     avccontext->coded_frame->pts = venc->sample_count;
973     venc->sample_count += avccontext->frame_size;
974     flush_put_bits(&pb);
975     return (put_bits_count(&pb) + 7) / 8;
976 }
977
978
979 static av_cold int vorbis_encode_close(AVCodecContext * avccontext)
980 {
981     vorbis_enc_context * venc = avccontext->priv_data;
982     int i;
983
984     if (venc->codebooks)
985         for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++) {
986             av_freep(&venc->codebooks[i].lens);
987             av_freep(&venc->codebooks[i].codewords);
988             av_freep(&venc->codebooks[i].quantlist);
989             av_freep(&venc->codebooks[i].dimentions);
990             av_freep(&venc->codebooks[i].pow2);
991         }
992     av_freep(&venc->codebooks);
993
994     if (venc->floors)
995         for (i = 0; i < venc->nfloors; i++) {
996             int j;
997             if (venc->floors[i].classes)
998                 for (j = 0; j < venc->floors[i].nclasses; j++)
999                     av_freep(&venc->floors[i].classes[j].books);
1000             av_freep(&venc->floors[i].classes);
1001             av_freep(&venc->floors[i].partition_to_class);
1002             av_freep(&venc->floors[i].list);
1003         }
1004     av_freep(&venc->floors);
1005
1006     if (venc->residues)
1007         for (i = 0; i < venc->nresidues; i++) {
1008             av_freep(&venc->residues[i].books);
1009             av_freep(&venc->residues[i].maxes);
1010         }
1011     av_freep(&venc->residues);
1012
1013     if (venc->mappings)
1014         for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
1015             av_freep(&venc->mappings[i].mux);
1016             av_freep(&venc->mappings[i].floor);
1017             av_freep(&venc->mappings[i].residue);
1018             av_freep(&venc->mappings[i].magnitude);
1019             av_freep(&venc->mappings[i].angle);
1020         }
1021     av_freep(&venc->mappings);
1022
1023     av_freep(&venc->modes);
1024
1025     av_freep(&venc->saved);
1026     av_freep(&venc->samples);
1027     av_freep(&venc->floor);
1028     av_freep(&venc->coeffs);
1029
1030     ff_mdct_end(&venc->mdct[0]);
1031     ff_mdct_end(&venc->mdct[1]);
1032
1033     av_freep(&avccontext->coded_frame);
1034     av_freep(&avccontext->extradata);
1035
1036     return 0 ;
1037 }
1038
1039 AVCodec vorbis_encoder = {
1040     "vorbis",
1041     CODEC_TYPE_AUDIO,
1042     CODEC_ID_VORBIS,
1043     sizeof(vorbis_enc_context),
1044     vorbis_encode_init,
1045     vorbis_encode_frame,
1046     vorbis_encode_close,
1047     .capabilities= CODEC_CAP_DELAY,
1048     .sample_fmts = (enum SampleFormat[]){SAMPLE_FMT_S16,SAMPLE_FMT_NONE},
1049     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Vorbis"),
1050 };