libspeex: allow custom sample rates again.
[ffmpeg.git] / libavcodec / vorbisenc.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
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 "internal.h"
31 #include "fft.h"
32 #include "vorbis.h"
33 #include "vorbis_enc_data.h"
34
35 #define BITSTREAM_WRITER_LE
36 #include "put_bits.h"
37
38 #undef NDEBUG
39 #include <assert.h>
40
41 typedef struct {
42     int nentries;
43     uint8_t *lens;
44     uint32_t *codewords;
45     int ndimensions;
46     float min;
47     float delta;
48     int seq_p;
49     int lookup;
50     int *quantlist;
51     float *dimensions;
52     float *pow2;
53 } vorbis_enc_codebook;
54
55 typedef struct {
56     int dim;
57     int subclass;
58     int masterbook;
59     int *books;
60 } vorbis_enc_floor_class;
61
62 typedef struct {
63     int partitions;
64     int *partition_to_class;
65     int nclasses;
66     vorbis_enc_floor_class *classes;
67     int multiplier;
68     int rangebits;
69     int values;
70     vorbis_floor1_entry *list;
71 } vorbis_enc_floor;
72
73 typedef struct {
74     int type;
75     int begin;
76     int end;
77     int partition_size;
78     int classifications;
79     int classbook;
80     int8_t (*books)[8];
81     float (*maxes)[2];
82 } vorbis_enc_residue;
83
84 typedef struct {
85     int submaps;
86     int *mux;
87     int *floor;
88     int *residue;
89     int coupling_steps;
90     int *magnitude;
91     int *angle;
92 } vorbis_enc_mapping;
93
94 typedef struct {
95     int blockflag;
96     int mapping;
97 } vorbis_enc_mode;
98
99 typedef struct {
100     int channels;
101     int sample_rate;
102     int log2_blocksize[2];
103     FFTContext mdct[2];
104     const float *win[2];
105     int have_saved;
106     float *saved;
107     float *samples;
108     float *floor;  // also used for tmp values for mdct
109     float *coeffs; // also used for residue after floor
110     float quality;
111
112     int ncodebooks;
113     vorbis_enc_codebook *codebooks;
114
115     int nfloors;
116     vorbis_enc_floor *floors;
117
118     int nresidues;
119     vorbis_enc_residue *residues;
120
121     int nmappings;
122     vorbis_enc_mapping *mappings;
123
124     int nmodes;
125     vorbis_enc_mode *modes;
126
127     int64_t next_pts;
128 } vorbis_enc_context;
129
130 #define MAX_CHANNELS     2
131 #define MAX_CODEBOOK_DIM 8
132
133 #define MAX_FLOOR_CLASS_DIM  4
134 #define NUM_FLOOR_PARTITIONS 8
135 #define MAX_FLOOR_VALUES     (MAX_FLOOR_CLASS_DIM*NUM_FLOOR_PARTITIONS+2)
136
137 #define RESIDUE_SIZE           1600
138 #define RESIDUE_PART_SIZE      32
139 #define NUM_RESIDUE_PARTITIONS (RESIDUE_SIZE/RESIDUE_PART_SIZE)
140
141 static inline int put_codeword(PutBitContext *pb, vorbis_enc_codebook *cb,
142                                int entry)
143 {
144     assert(entry >= 0);
145     assert(entry < cb->nentries);
146     assert(cb->lens[entry]);
147     if (pb->size_in_bits - put_bits_count(pb) < cb->lens[entry])
148         return AVERROR(EINVAL);
149     put_bits(pb, cb->lens[entry], cb->codewords[entry]);
150     return 0;
151 }
152
153 static int cb_lookup_vals(int lookup, int dimensions, int entries)
154 {
155     if (lookup == 1)
156         return ff_vorbis_nth_root(entries, dimensions);
157     else if (lookup == 2)
158         return dimensions *entries;
159     return 0;
160 }
161
162 static int ready_codebook(vorbis_enc_codebook *cb)
163 {
164     int i;
165
166     ff_vorbis_len2vlc(cb->lens, cb->codewords, cb->nentries);
167
168     if (!cb->lookup) {
169         cb->pow2 = cb->dimensions = NULL;
170     } else {
171         int vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimensions, cb->nentries);
172         cb->dimensions = av_malloc(sizeof(float) * cb->nentries * cb->ndimensions);
173         cb->pow2 = av_mallocz(sizeof(float) * cb->nentries);
174         if (!cb->dimensions || !cb->pow2)
175             return AVERROR(ENOMEM);
176         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
177             float last = 0;
178             int j;
179             int div = 1;
180             for (j = 0; j < cb->ndimensions; j++) {
181                 int off;
182                 if (cb->lookup == 1)
183                     off = (i / div) % vals; // lookup type 1
184                 else
185                     off = i * cb->ndimensions + j; // lookup type 2
186
187                 cb->dimensions[i * cb->ndimensions + j] = last + cb->min + cb->quantlist[off] * cb->delta;
188                 if (cb->seq_p)
189                     last = cb->dimensions[i * cb->ndimensions + j];
190                 cb->pow2[i] += cb->dimensions[i * cb->ndimensions + j] * cb->dimensions[i * cb->ndimensions + j];
191                 div *= vals;
192             }
193             cb->pow2[i] /= 2.;
194         }
195     }
196     return 0;
197 }
198
199 static int ready_residue(vorbis_enc_residue *rc, vorbis_enc_context *venc)
200 {
201     int i;
202     assert(rc->type == 2);
203     rc->maxes = av_mallocz(sizeof(float[2]) * rc->classifications);
204     if (!rc->maxes)
205         return AVERROR(ENOMEM);
206     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
207         int j;
208         vorbis_enc_codebook * cb;
209         for (j = 0; j < 8; j++)
210             if (rc->books[i][j] != -1)
211                 break;
212         if (j == 8) // zero
213             continue;
214         cb = &venc->codebooks[rc->books[i][j]];
215         assert(cb->ndimensions >= 2);
216         assert(cb->lookup);
217
218         for (j = 0; j < cb->nentries; j++) {
219             float a;
220             if (!cb->lens[j])
221                 continue;
222             a = fabs(cb->dimensions[j * cb->ndimensions]);
223             if (a > rc->maxes[i][0])
224                 rc->maxes[i][0] = a;
225             a = fabs(cb->dimensions[j * cb->ndimensions + 1]);
226             if (a > rc->maxes[i][1])
227                 rc->maxes[i][1] = a;
228         }
229     }
230     // small bias
231     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
232         rc->maxes[i][0] += 0.8;
233         rc->maxes[i][1] += 0.8;
234     }
235     return 0;
236 }
237
238 static int create_vorbis_context(vorbis_enc_context *venc,
239                                  AVCodecContext *avccontext)
240 {
241     vorbis_enc_floor   *fc;
242     vorbis_enc_residue *rc;
243     vorbis_enc_mapping *mc;
244     int i, book, ret;
245
246     venc->channels    = avccontext->channels;
247     venc->sample_rate = avccontext->sample_rate;
248     venc->log2_blocksize[0] = venc->log2_blocksize[1] = 11;
249
250     venc->ncodebooks = FF_ARRAY_ELEMS(cvectors);
251     venc->codebooks  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_codebook) * venc->ncodebooks);
252     if (!venc->codebooks)
253         return AVERROR(ENOMEM);
254
255     // codebook 0..14 - floor1 book, values 0..255
256     // codebook 15 residue masterbook
257     // codebook 16..29 residue
258     for (book = 0; book < venc->ncodebooks; book++) {
259         vorbis_enc_codebook *cb = &venc->codebooks[book];
260         int vals;
261         cb->ndimensions = cvectors[book].dim;
262         cb->nentries    = cvectors[book].real_len;
263         cb->min         = cvectors[book].min;
264         cb->delta       = cvectors[book].delta;
265         cb->lookup      = cvectors[book].lookup;
266         cb->seq_p       = 0;
267
268         cb->lens      = av_malloc(sizeof(uint8_t)  * cb->nentries);
269         cb->codewords = av_malloc(sizeof(uint32_t) * cb->nentries);
270         if (!cb->lens || !cb->codewords)
271             return AVERROR(ENOMEM);
272         memcpy(cb->lens, cvectors[book].clens, cvectors[book].len);
273         memset(cb->lens + cvectors[book].len, 0, cb->nentries - cvectors[book].len);
274
275         if (cb->lookup) {
276             vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimensions, cb->nentries);
277             cb->quantlist = av_malloc(sizeof(int) * vals);
278             if (!cb->quantlist)
279                 return AVERROR(ENOMEM);
280             for (i = 0; i < vals; i++)
281                 cb->quantlist[i] = cvectors[book].quant[i];
282         } else {
283             cb->quantlist = NULL;
284         }
285         if ((ret = ready_codebook(cb)) < 0)
286             return ret;
287     }
288
289     venc->nfloors = 1;
290     venc->floors  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor) * venc->nfloors);
291     if (!venc->floors)
292         return AVERROR(ENOMEM);
293
294     // just 1 floor
295     fc = &venc->floors[0];
296     fc->partitions         = NUM_FLOOR_PARTITIONS;
297     fc->partition_to_class = av_malloc(sizeof(int) * fc->partitions);
298     if (!fc->partition_to_class)
299         return AVERROR(ENOMEM);
300     fc->nclasses           = 0;
301     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
302         static const int a[] = {0, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4};
303         fc->partition_to_class[i] = a[i];
304         fc->nclasses = FFMAX(fc->nclasses, fc->partition_to_class[i]);
305     }
306     fc->nclasses++;
307     fc->classes = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor_class) * fc->nclasses);
308     if (!fc->classes)
309         return AVERROR(ENOMEM);
310     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
311         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[i];
312         int j, books;
313         c->dim        = floor_classes[i].dim;
314         c->subclass   = floor_classes[i].subclass;
315         c->masterbook = floor_classes[i].masterbook;
316         books         = (1 << c->subclass);
317         c->books      = av_malloc(sizeof(int) * books);
318         if (!c->books)
319             return AVERROR(ENOMEM);
320         for (j = 0; j < books; j++)
321             c->books[j] = floor_classes[i].nbooks[j];
322     }
323     fc->multiplier = 2;
324     fc->rangebits  = venc->log2_blocksize[0] - 1;
325
326     fc->values = 2;
327     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
328         fc->values += fc->classes[fc->partition_to_class[i]].dim;
329
330     fc->list = av_malloc(sizeof(vorbis_floor1_entry) * fc->values);
331     if (!fc->list)
332         return AVERROR(ENOMEM);
333     fc->list[0].x = 0;
334     fc->list[1].x = 1 << fc->rangebits;
335     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
336         static const int a[] = {
337              93, 23,372,  6, 46,186,750, 14, 33, 65,
338             130,260,556,  3, 10, 18, 28, 39, 55, 79,
339             111,158,220,312,464,650,850
340         };
341         fc->list[i].x = a[i - 2];
342     }
343     if (ff_vorbis_ready_floor1_list(avccontext, fc->list, fc->values))
344         return AVERROR_BUG;
345
346     venc->nresidues = 1;
347     venc->residues  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_residue) * venc->nresidues);
348     if (!venc->residues)
349         return AVERROR(ENOMEM);
350
351     // single residue
352     rc = &venc->residues[0];
353     rc->type            = 2;
354     rc->begin           = 0;
355     rc->end             = 1600;
356     rc->partition_size  = 32;
357     rc->classifications = 10;
358     rc->classbook       = 15;
359     rc->books           = av_malloc(sizeof(*rc->books) * rc->classifications);
360     if (!rc->books)
361         return AVERROR(ENOMEM);
362     {
363         static const int8_t a[10][8] = {
364             { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
365             { -1, -1, 16, -1, -1, -1, -1, -1, },
366             { -1, -1, 17, -1, -1, -1, -1, -1, },
367             { -1, -1, 18, -1, -1, -1, -1, -1, },
368             { -1, -1, 19, -1, -1, -1, -1, -1, },
369             { -1, -1, 20, -1, -1, -1, -1, -1, },
370             { -1, -1, 21, -1, -1, -1, -1, -1, },
371             { 22, 23, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
372             { 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
373             { 26, 27, 28, -1, -1, -1, -1, -1, },
374         };
375         memcpy(rc->books, a, sizeof a);
376     }
377     if ((ret = ready_residue(rc, venc)) < 0)
378         return ret;
379
380     venc->nmappings = 1;
381     venc->mappings  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mapping) * venc->nmappings);
382     if (!venc->mappings)
383         return AVERROR(ENOMEM);
384
385     // single mapping
386     mc = &venc->mappings[0];
387     mc->submaps = 1;
388     mc->mux     = av_malloc(sizeof(int) * venc->channels);
389     if (!mc->mux)
390         return AVERROR(ENOMEM);
391     for (i = 0; i < venc->channels; i++)
392         mc->mux[i] = 0;
393     mc->floor   = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
394     mc->residue = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
395     if (!mc->floor || !mc->residue)
396         return AVERROR(ENOMEM);
397     for (i = 0; i < mc->submaps; i++) {
398         mc->floor[i]   = 0;
399         mc->residue[i] = 0;
400     }
401     mc->coupling_steps = venc->channels == 2 ? 1 : 0;
402     mc->magnitude      = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
403     mc->angle          = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
404     if (!mc->magnitude || !mc->angle)
405         return AVERROR(ENOMEM);
406     if (mc->coupling_steps) {
407         mc->magnitude[0] = 0;
408         mc->angle[0]     = 1;
409     }
410
411     venc->nmodes = 1;
412     venc->modes  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mode) * venc->nmodes);
413     if (!venc->modes)
414         return AVERROR(ENOMEM);
415
416     // single mode
417     venc->modes[0].blockflag = 0;
418     venc->modes[0].mapping   = 0;
419
420     venc->have_saved = 0;
421     venc->saved      = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
422     venc->samples    = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]));
423     venc->floor      = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
424     venc->coeffs     = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
425     if (!venc->saved || !venc->samples || !venc->floor || !venc->coeffs)
426         return AVERROR(ENOMEM);
427
428     venc->win[0] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[0] - 6];
429     venc->win[1] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[1] - 6];
430
431     if ((ret = ff_mdct_init(&venc->mdct[0], venc->log2_blocksize[0], 0, 1.0)) < 0)
432         return ret;
433     if ((ret = ff_mdct_init(&venc->mdct[1], venc->log2_blocksize[1], 0, 1.0)) < 0)
434         return ret;
435
436     return 0;
437 }
438
439 static void put_float(PutBitContext *pb, float f)
440 {
441     int exp, mant;
442     uint32_t res = 0;
443     mant = (int)ldexp(frexp(f, &exp), 20);
444     exp += 788 - 20;
445     if (mant < 0) {
446         res |= (1U << 31);
447         mant = -mant;
448     }
449     res |= mant | (exp << 21);
450     put_bits32(pb, res);
451 }
452
453 static void put_codebook_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_codebook *cb)
454 {
455     int i;
456     int ordered = 0;
457
458     put_bits(pb, 24, 0x564342); //magic
459     put_bits(pb, 16, cb->ndimensions);
460     put_bits(pb, 24, cb->nentries);
461
462     for (i = 1; i < cb->nentries; i++)
463         if (cb->lens[i] < cb->lens[i-1])
464             break;
465     if (i == cb->nentries)
466         ordered = 1;
467
468     put_bits(pb, 1, ordered);
469     if (ordered) {
470         int len = cb->lens[0];
471         put_bits(pb, 5, len - 1);
472         i = 0;
473         while (i < cb->nentries) {
474             int j;
475             for (j = 0; j+i < cb->nentries; j++)
476                 if (cb->lens[j+i] != len)
477                     break;
478             put_bits(pb, ilog(cb->nentries - i), j);
479             i += j;
480             len++;
481         }
482     } else {
483         int sparse = 0;
484         for (i = 0; i < cb->nentries; i++)
485             if (!cb->lens[i])
486                 break;
487         if (i != cb->nentries)
488             sparse = 1;
489         put_bits(pb, 1, sparse);
490
491         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
492             if (sparse)
493                 put_bits(pb, 1, !!cb->lens[i]);
494             if (cb->lens[i])
495                 put_bits(pb, 5, cb->lens[i] - 1);
496         }
497     }
498
499     put_bits(pb, 4, cb->lookup);
500     if (cb->lookup) {
501         int tmp  = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimensions, cb->nentries);
502         int bits = ilog(cb->quantlist[0]);
503
504         for (i = 1; i < tmp; i++)
505             bits = FFMAX(bits, ilog(cb->quantlist[i]));
506
507         put_float(pb, cb->min);
508         put_float(pb, cb->delta);
509
510         put_bits(pb, 4, bits - 1);
511         put_bits(pb, 1, cb->seq_p);
512
513         for (i = 0; i < tmp; i++)
514             put_bits(pb, bits, cb->quantlist[i]);
515     }
516 }
517
518 static void put_floor_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_floor *fc)
519 {
520     int i;
521
522     put_bits(pb, 16, 1); // type, only floor1 is supported
523
524     put_bits(pb, 5, fc->partitions);
525
526     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
527         put_bits(pb, 4, fc->partition_to_class[i]);
528
529     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
530         int j, books;
531
532         put_bits(pb, 3, fc->classes[i].dim - 1);
533         put_bits(pb, 2, fc->classes[i].subclass);
534
535         if (fc->classes[i].subclass)
536             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].masterbook);
537
538         books = (1 << fc->classes[i].subclass);
539
540         for (j = 0; j < books; j++)
541             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].books[j] + 1);
542     }
543
544     put_bits(pb, 2, fc->multiplier - 1);
545     put_bits(pb, 4, fc->rangebits);
546
547     for (i = 2; i < fc->values; i++)
548         put_bits(pb, fc->rangebits, fc->list[i].x);
549 }
550
551 static void put_residue_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_residue *rc)
552 {
553     int i;
554
555     put_bits(pb, 16, rc->type);
556
557     put_bits(pb, 24, rc->begin);
558     put_bits(pb, 24, rc->end);
559     put_bits(pb, 24, rc->partition_size - 1);
560     put_bits(pb, 6, rc->classifications - 1);
561     put_bits(pb, 8, rc->classbook);
562
563     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
564         int j, tmp = 0;
565         for (j = 0; j < 8; j++)
566             tmp |= (rc->books[i][j] != -1) << j;
567
568         put_bits(pb, 3, tmp & 7);
569         put_bits(pb, 1, tmp > 7);
570
571         if (tmp > 7)
572             put_bits(pb, 5, tmp >> 3);
573     }
574
575     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
576         int j;
577         for (j = 0; j < 8; j++)
578             if (rc->books[i][j] != -1)
579                 put_bits(pb, 8, rc->books[i][j]);
580     }
581 }
582
583 static int put_main_header(vorbis_enc_context *venc, uint8_t **out)
584 {
585     int i;
586     PutBitContext pb;
587     uint8_t buffer[50000] = {0}, *p = buffer;
588     int buffer_len = sizeof buffer;
589     int len, hlens[3];
590
591     // identification header
592     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
593     put_bits(&pb, 8, 1); //magic
594     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
595         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
596     put_bits32(&pb, 0); // version
597     put_bits(&pb,  8, venc->channels);
598     put_bits32(&pb, venc->sample_rate);
599     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
600     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
601     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
602     put_bits(&pb,  4, venc->log2_blocksize[0]);
603     put_bits(&pb,  4, venc->log2_blocksize[1]);
604     put_bits(&pb,  1, 1); // framing
605
606     flush_put_bits(&pb);
607     hlens[0] = put_bits_count(&pb) >> 3;
608     buffer_len -= hlens[0];
609     p += hlens[0];
610
611     // comment header
612     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
613     put_bits(&pb, 8, 3); //magic
614     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
615         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
616     put_bits32(&pb, 0); // vendor length TODO
617     put_bits32(&pb, 0); // amount of comments
618     put_bits(&pb,  1, 1); // framing
619
620     flush_put_bits(&pb);
621     hlens[1] = put_bits_count(&pb) >> 3;
622     buffer_len -= hlens[1];
623     p += hlens[1];
624
625     // setup header
626     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
627     put_bits(&pb, 8, 5); //magic
628     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
629         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
630
631     // codebooks
632     put_bits(&pb, 8, venc->ncodebooks - 1);
633     for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++)
634         put_codebook_header(&pb, &venc->codebooks[i]);
635
636     // time domain, reserved, zero
637     put_bits(&pb,  6, 0);
638     put_bits(&pb, 16, 0);
639
640     // floors
641     put_bits(&pb, 6, venc->nfloors - 1);
642     for (i = 0; i < venc->nfloors; i++)
643         put_floor_header(&pb, &venc->floors[i]);
644
645     // residues
646     put_bits(&pb, 6, venc->nresidues - 1);
647     for (i = 0; i < venc->nresidues; i++)
648         put_residue_header(&pb, &venc->residues[i]);
649
650     // mappings
651     put_bits(&pb, 6, venc->nmappings - 1);
652     for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
653         vorbis_enc_mapping *mc = &venc->mappings[i];
654         int j;
655         put_bits(&pb, 16, 0); // mapping type
656
657         put_bits(&pb, 1, mc->submaps > 1);
658         if (mc->submaps > 1)
659             put_bits(&pb, 4, mc->submaps - 1);
660
661         put_bits(&pb, 1, !!mc->coupling_steps);
662         if (mc->coupling_steps) {
663             put_bits(&pb, 8, mc->coupling_steps - 1);
664             for (j = 0; j < mc->coupling_steps; j++) {
665                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->magnitude[j]);
666                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->angle[j]);
667             }
668         }
669
670         put_bits(&pb, 2, 0); // reserved
671
672         if (mc->submaps > 1)
673             for (j = 0; j < venc->channels; j++)
674                 put_bits(&pb, 4, mc->mux[j]);
675
676         for (j = 0; j < mc->submaps; j++) {
677             put_bits(&pb, 8, 0); // reserved time configuration
678             put_bits(&pb, 8, mc->floor[j]);
679             put_bits(&pb, 8, mc->residue[j]);
680         }
681     }
682
683     // modes
684     put_bits(&pb, 6, venc->nmodes - 1);
685     for (i = 0; i < venc->nmodes; i++) {
686         put_bits(&pb, 1, venc->modes[i].blockflag);
687         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved window type
688         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved transform type
689         put_bits(&pb, 8, venc->modes[i].mapping);
690     }
691
692     put_bits(&pb, 1, 1); // framing
693
694     flush_put_bits(&pb);
695     hlens[2] = put_bits_count(&pb) >> 3;
696
697     len = hlens[0] + hlens[1] + hlens[2];
698     p = *out = av_mallocz(64 + len + len/255);
699     if (!p)
700         return AVERROR(ENOMEM);
701
702     *p++ = 2;
703     p += av_xiphlacing(p, hlens[0]);
704     p += av_xiphlacing(p, hlens[1]);
705     buffer_len = 0;
706     for (i = 0; i < 3; i++) {
707         memcpy(p, buffer + buffer_len, hlens[i]);
708         p += hlens[i];
709         buffer_len += hlens[i];
710     }
711
712     return p - *out;
713 }
714
715 static float get_floor_average(vorbis_enc_floor * fc, float *coeffs, int i)
716 {
717     int begin = fc->list[fc->list[FFMAX(i-1, 0)].sort].x;
718     int end   = fc->list[fc->list[FFMIN(i+1, fc->values - 1)].sort].x;
719     int j;
720     float average = 0;
721
722     for (j = begin; j < end; j++)
723         average += fabs(coeffs[j]);
724     return average / (end - begin);
725 }
726
727 static void floor_fit(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_floor *fc,
728                       float *coeffs, uint16_t *posts, int samples)
729 {
730     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
731     int i;
732     float tot_average = 0.;
733     float averages[MAX_FLOOR_VALUES];
734     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
735         averages[i] = get_floor_average(fc, coeffs, i);
736         tot_average += averages[i];
737     }
738     tot_average /= fc->values;
739     tot_average /= venc->quality;
740
741     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
742         int position  = fc->list[fc->list[i].sort].x;
743         float average = averages[i];
744         int j;
745
746         average = sqrt(tot_average * average) * pow(1.25f, position*0.005f); // MAGIC!
747         for (j = 0; j < range - 1; j++)
748             if (ff_vorbis_floor1_inverse_db_table[j * fc->multiplier] > average)
749                 break;
750         posts[fc->list[i].sort] = j;
751     }
752 }
753
754 static int render_point(int x0, int y0, int x1, int y1, int x)
755 {
756     return y0 +  (x - x0) * (y1 - y0) / (x1 - x0);
757 }
758
759 static int floor_encode(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_floor *fc,
760                         PutBitContext *pb, uint16_t *posts,
761                         float *floor, int samples)
762 {
763     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
764     int coded[MAX_FLOOR_VALUES]; // first 2 values are unused
765     int i, counter;
766
767     if (pb->size_in_bits - put_bits_count(pb) < 1 + 2 * ilog(range - 1))
768         return AVERROR(EINVAL);
769     put_bits(pb, 1, 1); // non zero
770     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[0]);
771     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[1]);
772     coded[0] = coded[1] = 1;
773
774     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
775         int predicted = render_point(fc->list[fc->list[i].low].x,
776                                      posts[fc->list[i].low],
777                                      fc->list[fc->list[i].high].x,
778                                      posts[fc->list[i].high],
779                                      fc->list[i].x);
780         int highroom = range - predicted;
781         int lowroom = predicted;
782         int room = FFMIN(highroom, lowroom);
783         if (predicted == posts[i]) {
784             coded[i] = 0; // must be used later as flag!
785             continue;
786         } else {
787             if (!coded[fc->list[i].low ])
788                 coded[fc->list[i].low ] = -1;
789             if (!coded[fc->list[i].high])
790                 coded[fc->list[i].high] = -1;
791         }
792         if (posts[i] > predicted) {
793             if (posts[i] - predicted > room)
794                 coded[i] = posts[i] - predicted + lowroom;
795             else
796                 coded[i] = (posts[i] - predicted) << 1;
797         } else {
798             if (predicted - posts[i] > room)
799                 coded[i] = predicted - posts[i] + highroom - 1;
800             else
801                 coded[i] = ((predicted - posts[i]) << 1) - 1;
802         }
803     }
804
805     counter = 2;
806     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
807         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[fc->partition_to_class[i]];
808         int k, cval = 0, csub = 1<<c->subclass;
809         if (c->subclass) {
810             vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[c->masterbook];
811             int cshift = 0;
812             for (k = 0; k < c->dim; k++) {
813                 int l;
814                 for (l = 0; l < csub; l++) {
815                     int maxval = 1;
816                     if (c->books[l] != -1)
817                         maxval = venc->codebooks[c->books[l]].nentries;
818                     // coded could be -1, but this still works, cause that is 0
819                     if (coded[counter + k] < maxval)
820                         break;
821                 }
822                 assert(l != csub);
823                 cval   |= l << cshift;
824                 cshift += c->subclass;
825             }
826             if (put_codeword(pb, book, cval))
827                 return AVERROR(EINVAL);
828         }
829         for (k = 0; k < c->dim; k++) {
830             int book  = c->books[cval & (csub-1)];
831             int entry = coded[counter++];
832             cval >>= c->subclass;
833             if (book == -1)
834                 continue;
835             if (entry == -1)
836                 entry = 0;
837             if (put_codeword(pb, &venc->codebooks[book], entry))
838                 return AVERROR(EINVAL);
839         }
840     }
841
842     ff_vorbis_floor1_render_list(fc->list, fc->values, posts, coded,
843                                  fc->multiplier, floor, samples);
844
845     return 0;
846 }
847
848 static float *put_vector(vorbis_enc_codebook *book, PutBitContext *pb,
849                          float *num)
850 {
851     int i, entry = -1;
852     float distance = FLT_MAX;
853     assert(book->dimensions);
854     for (i = 0; i < book->nentries; i++) {
855         float * vec = book->dimensions + i * book->ndimensions, d = book->pow2[i];
856         int j;
857         if (!book->lens[i])
858             continue;
859         for (j = 0; j < book->ndimensions; j++)
860             d -= vec[j] * num[j];
861         if (distance > d) {
862             entry    = i;
863             distance = d;
864         }
865     }
866     if (put_codeword(pb, book, entry))
867         return NULL;
868     return &book->dimensions[entry * book->ndimensions];
869 }
870
871 static int residue_encode(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_residue *rc,
872                           PutBitContext *pb, float *coeffs, int samples,
873                           int real_ch)
874 {
875     int pass, i, j, p, k;
876     int psize      = rc->partition_size;
877     int partitions = (rc->end - rc->begin) / psize;
878     int channels   = (rc->type == 2) ? 1 : real_ch;
879     int classes[MAX_CHANNELS][NUM_RESIDUE_PARTITIONS];
880     int classwords = venc->codebooks[rc->classbook].ndimensions;
881
882     assert(rc->type == 2);
883     assert(real_ch == 2);
884     for (p = 0; p < partitions; p++) {
885         float max1 = 0., max2 = 0.;
886         int s = rc->begin + p * psize;
887         for (k = s; k < s + psize; k += 2) {
888             max1 = FFMAX(max1, fabs(coeffs[          k / real_ch]));
889             max2 = FFMAX(max2, fabs(coeffs[samples + k / real_ch]));
890         }
891
892         for (i = 0; i < rc->classifications - 1; i++)
893             if (max1 < rc->maxes[i][0] && max2 < rc->maxes[i][1])
894                 break;
895         classes[0][p] = i;
896     }
897
898     for (pass = 0; pass < 8; pass++) {
899         p = 0;
900         while (p < partitions) {
901             if (pass == 0)
902                 for (j = 0; j < channels; j++) {
903                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[rc->classbook];
904                     int entry = 0;
905                     for (i = 0; i < classwords; i++) {
906                         entry *= rc->classifications;
907                         entry += classes[j][p + i];
908                     }
909                     if (put_codeword(pb, book, entry))
910                         return AVERROR(EINVAL);
911                 }
912             for (i = 0; i < classwords && p < partitions; i++, p++) {
913                 for (j = 0; j < channels; j++) {
914                     int nbook = rc->books[classes[j][p]][pass];
915                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[nbook];
916                     float *buf = coeffs + samples*j + rc->begin + p*psize;
917                     if (nbook == -1)
918                         continue;
919
920                     assert(rc->type == 0 || rc->type == 2);
921                     assert(!(psize % book->ndimensions));
922
923                     if (rc->type == 0) {
924                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimensions) {
925                             int l;
926                             float *a = put_vector(book, pb, &buf[k]);
927                             if (!a)
928                                 return AVERROR(EINVAL);
929                             for (l = 0; l < book->ndimensions; l++)
930                                 buf[k + l] -= a[l];
931                         }
932                     } else {
933                         int s = rc->begin + p * psize, a1, b1;
934                         a1 = (s % real_ch) * samples;
935                         b1 =  s / real_ch;
936                         s  = real_ch * samples;
937                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimensions) {
938                             int dim, a2 = a1, b2 = b1;
939                             float vec[MAX_CODEBOOK_DIM], *pv = vec;
940                             for (dim = book->ndimensions; dim--; ) {
941                                 *pv++ = coeffs[a2 + b2];
942                                 if ((a2 += samples) == s) {
943                                     a2 = 0;
944                                     b2++;
945                                 }
946                             }
947                             pv = put_vector(book, pb, vec);
948                             if (!pv)
949                                 return AVERROR(EINVAL);
950                             for (dim = book->ndimensions; dim--; ) {
951                                 coeffs[a1 + b1] -= *pv++;
952                                 if ((a1 += samples) == s) {
953                                     a1 = 0;
954                                     b1++;
955                                 }
956                             }
957                         }
958                     }
959                 }
960             }
961         }
962     }
963     return 0;
964 }
965
966 static int apply_window_and_mdct(vorbis_enc_context *venc,
967                                  float **audio, int samples)
968 {
969     int i, channel;
970     const float * win = venc->win[0];
971     int window_len = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
972     float n = (float)(1 << venc->log2_blocksize[0]) / 4.;
973     // FIXME use dsp
974
975     if (!venc->have_saved && !samples)
976         return 0;
977
978     if (venc->have_saved) {
979         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
980             memcpy(venc->samples + channel * window_len * 2,
981                    venc->saved + channel * window_len, sizeof(float) * window_len);
982     } else {
983         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
984             memset(venc->samples + channel * window_len * 2, 0,
985                    sizeof(float) * window_len);
986     }
987
988     if (samples) {
989         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
990             float * offset = venc->samples + channel*window_len*2 + window_len;
991             for (i = 0; i < samples; i++)
992                 offset[i] = audio[channel][i] / n * win[window_len - i - 1];
993         }
994     } else {
995         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
996             memset(venc->samples + channel * window_len * 2 + window_len,
997                    0, sizeof(float) * window_len);
998     }
999
1000     for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
1001         venc->mdct[0].mdct_calc(&venc->mdct[0], venc->coeffs + channel * window_len,
1002                      venc->samples + channel * window_len * 2);
1003
1004     if (samples) {
1005         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
1006             float *offset = venc->saved + channel * window_len;
1007             for (i = 0; i < samples; i++)
1008                 offset[i] = audio[channel][i] / n * win[i];
1009         }
1010         venc->have_saved = 1;
1011     } else {
1012         venc->have_saved = 0;
1013     }
1014     return 1;
1015 }
1016
1017 static int vorbis_encode_frame(AVCodecContext *avccontext, AVPacket *avpkt,
1018                                const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
1019 {
1020     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
1021     float **audio = frame ? (float **)frame->extended_data : NULL;
1022     int samples = frame ? frame->nb_samples : 0;
1023     vorbis_enc_mode *mode;
1024     vorbis_enc_mapping *mapping;
1025     PutBitContext pb;
1026     int i, ret;
1027
1028     if (!apply_window_and_mdct(venc, audio, samples))
1029         return 0;
1030     samples = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
1031
1032     if ((ret = ff_alloc_packet2(avccontext, avpkt, 8192)))
1033         return ret;
1034
1035     init_put_bits(&pb, avpkt->data, avpkt->size);
1036
1037     if (pb.size_in_bits - put_bits_count(&pb) < 1 + ilog(venc->nmodes - 1)) {
1038         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
1039         return AVERROR(EINVAL);
1040     }
1041
1042     put_bits(&pb, 1, 0); // magic bit
1043
1044     put_bits(&pb, ilog(venc->nmodes - 1), 0); // 0 bits, the mode
1045
1046     mode    = &venc->modes[0];
1047     mapping = &venc->mappings[mode->mapping];
1048     if (mode->blockflag) {
1049         put_bits(&pb, 1, 0);
1050         put_bits(&pb, 1, 0);
1051     }
1052
1053     for (i = 0; i < venc->channels; i++) {
1054         vorbis_enc_floor *fc = &venc->floors[mapping->floor[mapping->mux[i]]];
1055         uint16_t posts[MAX_FLOOR_VALUES];
1056         floor_fit(venc, fc, &venc->coeffs[i * samples], posts, samples);
1057         if (floor_encode(venc, fc, &pb, posts, &venc->floor[i * samples], samples)) {
1058             av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
1059             return AVERROR(EINVAL);
1060         }
1061     }
1062
1063     for (i = 0; i < venc->channels * samples; i++)
1064         venc->coeffs[i] /= venc->floor[i];
1065
1066     for (i = 0; i < mapping->coupling_steps; i++) {
1067         float *mag = venc->coeffs + mapping->magnitude[i] * samples;
1068         float *ang = venc->coeffs + mapping->angle[i]     * samples;
1069         int j;
1070         for (j = 0; j < samples; j++) {
1071             float a = ang[j];
1072             ang[j] -= mag[j];
1073             if (mag[j] > 0)
1074                 ang[j] = -ang[j];
1075             if (ang[j] < 0)
1076                 mag[j] = a;
1077         }
1078     }
1079
1080     if (residue_encode(venc, &venc->residues[mapping->residue[mapping->mux[0]]],
1081                        &pb, venc->coeffs, samples, venc->channels)) {
1082         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
1083         return AVERROR(EINVAL);
1084     }
1085
1086     flush_put_bits(&pb);
1087     avpkt->size = put_bits_count(&pb) >> 3;
1088
1089     avpkt->duration = ff_samples_to_time_base(avccontext, avccontext->frame_size);
1090     if (frame) {
1091         if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
1092             avpkt->pts = ff_samples_to_time_base(avccontext, frame->pts);
1093     } else
1094         avpkt->pts = venc->next_pts;
1095     if (avpkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
1096         venc->next_pts = avpkt->pts + avpkt->duration;
1097
1098     *got_packet_ptr = 1;
1099     return 0;
1100 }
1101
1102
1103 static av_cold int vorbis_encode_close(AVCodecContext *avccontext)
1104 {
1105     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
1106     int i;
1107
1108     if (venc->codebooks)
1109         for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++) {
1110             av_freep(&venc->codebooks[i].lens);
1111             av_freep(&venc->codebooks[i].codewords);
1112             av_freep(&venc->codebooks[i].quantlist);
1113             av_freep(&venc->codebooks[i].dimensions);
1114             av_freep(&venc->codebooks[i].pow2);
1115         }
1116     av_freep(&venc->codebooks);
1117
1118     if (venc->floors)
1119         for (i = 0; i < venc->nfloors; i++) {
1120             int j;
1121             if (venc->floors[i].classes)
1122                 for (j = 0; j < venc->floors[i].nclasses; j++)
1123                     av_freep(&venc->floors[i].classes[j].books);
1124             av_freep(&venc->floors[i].classes);
1125             av_freep(&venc->floors[i].partition_to_class);
1126             av_freep(&venc->floors[i].list);
1127         }
1128     av_freep(&venc->floors);
1129
1130     if (venc->residues)
1131         for (i = 0; i < venc->nresidues; i++) {
1132             av_freep(&venc->residues[i].books);
1133             av_freep(&venc->residues[i].maxes);
1134         }
1135     av_freep(&venc->residues);
1136
1137     if (venc->mappings)
1138         for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
1139             av_freep(&venc->mappings[i].mux);
1140             av_freep(&venc->mappings[i].floor);
1141             av_freep(&venc->mappings[i].residue);
1142             av_freep(&venc->mappings[i].magnitude);
1143             av_freep(&venc->mappings[i].angle);
1144         }
1145     av_freep(&venc->mappings);
1146
1147     av_freep(&venc->modes);
1148
1149     av_freep(&venc->saved);
1150     av_freep(&venc->samples);
1151     av_freep(&venc->floor);
1152     av_freep(&venc->coeffs);
1153
1154     ff_mdct_end(&venc->mdct[0]);
1155     ff_mdct_end(&venc->mdct[1]);
1156
1157 #if FF_API_OLD_ENCODE_AUDIO
1158     av_freep(&avccontext->coded_frame);
1159 #endif
1160     av_freep(&avccontext->extradata);
1161
1162     return 0 ;
1163 }
1164
1165 static av_cold int vorbis_encode_init(AVCodecContext *avccontext)
1166 {
1167     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
1168     int ret;
1169
1170     if (avccontext->channels != 2) {
1171         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "Current FFmpeg Vorbis encoder only supports 2 channels.\n");
1172         return -1;
1173     }
1174
1175     if ((ret = create_vorbis_context(venc, avccontext)) < 0)
1176         goto error;
1177
1178     avccontext->bit_rate = 0;
1179     if (avccontext->flags & CODEC_FLAG_QSCALE)
1180         venc->quality = avccontext->global_quality / (float)FF_QP2LAMBDA;
1181     else
1182         venc->quality = 8;
1183     venc->quality *= venc->quality;
1184
1185     if ((ret = put_main_header(venc, (uint8_t**)&avccontext->extradata)) < 0)
1186         goto error;
1187     avccontext->extradata_size = ret;
1188
1189     avccontext->frame_size = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
1190
1191 #if FF_API_OLD_ENCODE_AUDIO
1192     avccontext->coded_frame = avcodec_alloc_frame();
1193     if (!avccontext->coded_frame) {
1194         ret = AVERROR(ENOMEM);
1195         goto error;
1196     }
1197 #endif
1198
1199     return 0;
1200 error:
1201     vorbis_encode_close(avccontext);
1202     return ret;
1203 }
1204
1205 AVCodec ff_vorbis_encoder = {
1206     .name           = "vorbis",
1207     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1208     .id             = AV_CODEC_ID_VORBIS,
1209     .priv_data_size = sizeof(vorbis_enc_context),
1210     .init           = vorbis_encode_init,
1211     .encode2        = vorbis_encode_frame,
1212     .close          = vorbis_encode_close,
1213     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
1214     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
1215                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1216     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Vorbis"),
1217 };