Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[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     ff_vorbis_ready_floor1_list(fc->list, fc->values);
344
345     venc->nresidues = 1;
346     venc->residues  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_residue) * venc->nresidues);
347     if (!venc->residues)
348         return AVERROR(ENOMEM);
349
350     // single residue
351     rc = &venc->residues[0];
352     rc->type            = 2;
353     rc->begin           = 0;
354     rc->end             = 1600;
355     rc->partition_size  = 32;
356     rc->classifications = 10;
357     rc->classbook       = 15;
358     rc->books           = av_malloc(sizeof(*rc->books) * rc->classifications);
359     if (!rc->books)
360         return AVERROR(ENOMEM);
361     {
362         static const int8_t a[10][8] = {
363             { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
364             { -1, -1, 16, -1, -1, -1, -1, -1, },
365             { -1, -1, 17, -1, -1, -1, -1, -1, },
366             { -1, -1, 18, -1, -1, -1, -1, -1, },
367             { -1, -1, 19, -1, -1, -1, -1, -1, },
368             { -1, -1, 20, -1, -1, -1, -1, -1, },
369             { -1, -1, 21, -1, -1, -1, -1, -1, },
370             { 22, 23, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
371             { 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
372             { 26, 27, 28, -1, -1, -1, -1, -1, },
373         };
374         memcpy(rc->books, a, sizeof a);
375     }
376     if ((ret = ready_residue(rc, venc)) < 0)
377         return ret;
378
379     venc->nmappings = 1;
380     venc->mappings  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mapping) * venc->nmappings);
381     if (!venc->mappings)
382         return AVERROR(ENOMEM);
383
384     // single mapping
385     mc = &venc->mappings[0];
386     mc->submaps = 1;
387     mc->mux     = av_malloc(sizeof(int) * venc->channels);
388     if (!mc->mux)
389         return AVERROR(ENOMEM);
390     for (i = 0; i < venc->channels; i++)
391         mc->mux[i] = 0;
392     mc->floor   = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
393     mc->residue = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
394     if (!mc->floor || !mc->residue)
395         return AVERROR(ENOMEM);
396     for (i = 0; i < mc->submaps; i++) {
397         mc->floor[i]   = 0;
398         mc->residue[i] = 0;
399     }
400     mc->coupling_steps = venc->channels == 2 ? 1 : 0;
401     mc->magnitude      = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
402     mc->angle          = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
403     if (!mc->magnitude || !mc->angle)
404         return AVERROR(ENOMEM);
405     if (mc->coupling_steps) {
406         mc->magnitude[0] = 0;
407         mc->angle[0]     = 1;
408     }
409
410     venc->nmodes = 1;
411     venc->modes  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mode) * venc->nmodes);
412     if (!venc->modes)
413         return AVERROR(ENOMEM);
414
415     // single mode
416     venc->modes[0].blockflag = 0;
417     venc->modes[0].mapping   = 0;
418
419     venc->have_saved = 0;
420     venc->saved      = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
421     venc->samples    = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]));
422     venc->floor      = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
423     venc->coeffs     = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
424     if (!venc->saved || !venc->samples || !venc->floor || !venc->coeffs)
425         return AVERROR(ENOMEM);
426
427     venc->win[0] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[0] - 6];
428     venc->win[1] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[1] - 6];
429
430     if ((ret = ff_mdct_init(&venc->mdct[0], venc->log2_blocksize[0], 0, 1.0)) < 0)
431         return ret;
432     if ((ret = ff_mdct_init(&venc->mdct[1], venc->log2_blocksize[1], 0, 1.0)) < 0)
433         return ret;
434
435     return 0;
436 }
437
438 static void put_float(PutBitContext *pb, float f)
439 {
440     int exp, mant;
441     uint32_t res = 0;
442     mant = (int)ldexp(frexp(f, &exp), 20);
443     exp += 788 - 20;
444     if (mant < 0) {
445         res |= (1U << 31);
446         mant = -mant;
447     }
448     res |= mant | (exp << 21);
449     put_bits32(pb, res);
450 }
451
452 static void put_codebook_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_codebook *cb)
453 {
454     int i;
455     int ordered = 0;
456
457     put_bits(pb, 24, 0x564342); //magic
458     put_bits(pb, 16, cb->ndimensions);
459     put_bits(pb, 24, cb->nentries);
460
461     for (i = 1; i < cb->nentries; i++)
462         if (cb->lens[i] < cb->lens[i-1])
463             break;
464     if (i == cb->nentries)
465         ordered = 1;
466
467     put_bits(pb, 1, ordered);
468     if (ordered) {
469         int len = cb->lens[0];
470         put_bits(pb, 5, len - 1);
471         i = 0;
472         while (i < cb->nentries) {
473             int j;
474             for (j = 0; j+i < cb->nentries; j++)
475                 if (cb->lens[j+i] != len)
476                     break;
477             put_bits(pb, ilog(cb->nentries - i), j);
478             i += j;
479             len++;
480         }
481     } else {
482         int sparse = 0;
483         for (i = 0; i < cb->nentries; i++)
484             if (!cb->lens[i])
485                 break;
486         if (i != cb->nentries)
487             sparse = 1;
488         put_bits(pb, 1, sparse);
489
490         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
491             if (sparse)
492                 put_bits(pb, 1, !!cb->lens[i]);
493             if (cb->lens[i])
494                 put_bits(pb, 5, cb->lens[i] - 1);
495         }
496     }
497
498     put_bits(pb, 4, cb->lookup);
499     if (cb->lookup) {
500         int tmp  = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimensions, cb->nentries);
501         int bits = ilog(cb->quantlist[0]);
502
503         for (i = 1; i < tmp; i++)
504             bits = FFMAX(bits, ilog(cb->quantlist[i]));
505
506         put_float(pb, cb->min);
507         put_float(pb, cb->delta);
508
509         put_bits(pb, 4, bits - 1);
510         put_bits(pb, 1, cb->seq_p);
511
512         for (i = 0; i < tmp; i++)
513             put_bits(pb, bits, cb->quantlist[i]);
514     }
515 }
516
517 static void put_floor_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_floor *fc)
518 {
519     int i;
520
521     put_bits(pb, 16, 1); // type, only floor1 is supported
522
523     put_bits(pb, 5, fc->partitions);
524
525     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
526         put_bits(pb, 4, fc->partition_to_class[i]);
527
528     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
529         int j, books;
530
531         put_bits(pb, 3, fc->classes[i].dim - 1);
532         put_bits(pb, 2, fc->classes[i].subclass);
533
534         if (fc->classes[i].subclass)
535             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].masterbook);
536
537         books = (1 << fc->classes[i].subclass);
538
539         for (j = 0; j < books; j++)
540             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].books[j] + 1);
541     }
542
543     put_bits(pb, 2, fc->multiplier - 1);
544     put_bits(pb, 4, fc->rangebits);
545
546     for (i = 2; i < fc->values; i++)
547         put_bits(pb, fc->rangebits, fc->list[i].x);
548 }
549
550 static void put_residue_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_residue *rc)
551 {
552     int i;
553
554     put_bits(pb, 16, rc->type);
555
556     put_bits(pb, 24, rc->begin);
557     put_bits(pb, 24, rc->end);
558     put_bits(pb, 24, rc->partition_size - 1);
559     put_bits(pb, 6, rc->classifications - 1);
560     put_bits(pb, 8, rc->classbook);
561
562     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
563         int j, tmp = 0;
564         for (j = 0; j < 8; j++)
565             tmp |= (rc->books[i][j] != -1) << j;
566
567         put_bits(pb, 3, tmp & 7);
568         put_bits(pb, 1, tmp > 7);
569
570         if (tmp > 7)
571             put_bits(pb, 5, tmp >> 3);
572     }
573
574     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
575         int j;
576         for (j = 0; j < 8; j++)
577             if (rc->books[i][j] != -1)
578                 put_bits(pb, 8, rc->books[i][j]);
579     }
580 }
581
582 static int put_main_header(vorbis_enc_context *venc, uint8_t **out)
583 {
584     int i;
585     PutBitContext pb;
586     uint8_t buffer[50000] = {0}, *p = buffer;
587     int buffer_len = sizeof buffer;
588     int len, hlens[3];
589
590     // identification header
591     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
592     put_bits(&pb, 8, 1); //magic
593     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
594         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
595     put_bits32(&pb, 0); // version
596     put_bits(&pb,  8, venc->channels);
597     put_bits32(&pb, venc->sample_rate);
598     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
599     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
600     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
601     put_bits(&pb,  4, venc->log2_blocksize[0]);
602     put_bits(&pb,  4, venc->log2_blocksize[1]);
603     put_bits(&pb,  1, 1); // framing
604
605     flush_put_bits(&pb);
606     hlens[0] = put_bits_count(&pb) >> 3;
607     buffer_len -= hlens[0];
608     p += hlens[0];
609
610     // comment header
611     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
612     put_bits(&pb, 8, 3); //magic
613     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
614         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
615     put_bits32(&pb, 0); // vendor length TODO
616     put_bits32(&pb, 0); // amount of comments
617     put_bits(&pb,  1, 1); // framing
618
619     flush_put_bits(&pb);
620     hlens[1] = put_bits_count(&pb) >> 3;
621     buffer_len -= hlens[1];
622     p += hlens[1];
623
624     // setup header
625     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
626     put_bits(&pb, 8, 5); //magic
627     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
628         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
629
630     // codebooks
631     put_bits(&pb, 8, venc->ncodebooks - 1);
632     for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++)
633         put_codebook_header(&pb, &venc->codebooks[i]);
634
635     // time domain, reserved, zero
636     put_bits(&pb,  6, 0);
637     put_bits(&pb, 16, 0);
638
639     // floors
640     put_bits(&pb, 6, venc->nfloors - 1);
641     for (i = 0; i < venc->nfloors; i++)
642         put_floor_header(&pb, &venc->floors[i]);
643
644     // residues
645     put_bits(&pb, 6, venc->nresidues - 1);
646     for (i = 0; i < venc->nresidues; i++)
647         put_residue_header(&pb, &venc->residues[i]);
648
649     // mappings
650     put_bits(&pb, 6, venc->nmappings - 1);
651     for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
652         vorbis_enc_mapping *mc = &venc->mappings[i];
653         int j;
654         put_bits(&pb, 16, 0); // mapping type
655
656         put_bits(&pb, 1, mc->submaps > 1);
657         if (mc->submaps > 1)
658             put_bits(&pb, 4, mc->submaps - 1);
659
660         put_bits(&pb, 1, !!mc->coupling_steps);
661         if (mc->coupling_steps) {
662             put_bits(&pb, 8, mc->coupling_steps - 1);
663             for (j = 0; j < mc->coupling_steps; j++) {
664                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->magnitude[j]);
665                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->angle[j]);
666             }
667         }
668
669         put_bits(&pb, 2, 0); // reserved
670
671         if (mc->submaps > 1)
672             for (j = 0; j < venc->channels; j++)
673                 put_bits(&pb, 4, mc->mux[j]);
674
675         for (j = 0; j < mc->submaps; j++) {
676             put_bits(&pb, 8, 0); // reserved time configuration
677             put_bits(&pb, 8, mc->floor[j]);
678             put_bits(&pb, 8, mc->residue[j]);
679         }
680     }
681
682     // modes
683     put_bits(&pb, 6, venc->nmodes - 1);
684     for (i = 0; i < venc->nmodes; i++) {
685         put_bits(&pb, 1, venc->modes[i].blockflag);
686         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved window type
687         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved transform type
688         put_bits(&pb, 8, venc->modes[i].mapping);
689     }
690
691     put_bits(&pb, 1, 1); // framing
692
693     flush_put_bits(&pb);
694     hlens[2] = put_bits_count(&pb) >> 3;
695
696     len = hlens[0] + hlens[1] + hlens[2];
697     p = *out = av_mallocz(64 + len + len/255);
698     if (!p)
699         return AVERROR(ENOMEM);
700
701     *p++ = 2;
702     p += av_xiphlacing(p, hlens[0]);
703     p += av_xiphlacing(p, hlens[1]);
704     buffer_len = 0;
705     for (i = 0; i < 3; i++) {
706         memcpy(p, buffer + buffer_len, hlens[i]);
707         p += hlens[i];
708         buffer_len += hlens[i];
709     }
710
711     return p - *out;
712 }
713
714 static float get_floor_average(vorbis_enc_floor * fc, float *coeffs, int i)
715 {
716     int begin = fc->list[fc->list[FFMAX(i-1, 0)].sort].x;
717     int end   = fc->list[fc->list[FFMIN(i+1, fc->values - 1)].sort].x;
718     int j;
719     float average = 0;
720
721     for (j = begin; j < end; j++)
722         average += fabs(coeffs[j]);
723     return average / (end - begin);
724 }
725
726 static void floor_fit(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_floor *fc,
727                       float *coeffs, uint16_t *posts, int samples)
728 {
729     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
730     int i;
731     float tot_average = 0.;
732     float averages[MAX_FLOOR_VALUES];
733     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
734         averages[i] = get_floor_average(fc, coeffs, i);
735         tot_average += averages[i];
736     }
737     tot_average /= fc->values;
738     tot_average /= venc->quality;
739
740     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
741         int position  = fc->list[fc->list[i].sort].x;
742         float average = averages[i];
743         int j;
744
745         average = sqrt(tot_average * average) * pow(1.25f, position*0.005f); // MAGIC!
746         for (j = 0; j < range - 1; j++)
747             if (ff_vorbis_floor1_inverse_db_table[j * fc->multiplier] > average)
748                 break;
749         posts[fc->list[i].sort] = j;
750     }
751 }
752
753 static int render_point(int x0, int y0, int x1, int y1, int x)
754 {
755     return y0 +  (x - x0) * (y1 - y0) / (x1 - x0);
756 }
757
758 static int floor_encode(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_floor *fc,
759                         PutBitContext *pb, uint16_t *posts,
760                         float *floor, int samples)
761 {
762     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
763     int coded[MAX_FLOOR_VALUES]; // first 2 values are unused
764     int i, counter;
765
766     if (pb->size_in_bits - put_bits_count(pb) < 1 + 2 * ilog(range - 1))
767         return AVERROR(EINVAL);
768     put_bits(pb, 1, 1); // non zero
769     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[0]);
770     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[1]);
771     coded[0] = coded[1] = 1;
772
773     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
774         int predicted = render_point(fc->list[fc->list[i].low].x,
775                                      posts[fc->list[i].low],
776                                      fc->list[fc->list[i].high].x,
777                                      posts[fc->list[i].high],
778                                      fc->list[i].x);
779         int highroom = range - predicted;
780         int lowroom = predicted;
781         int room = FFMIN(highroom, lowroom);
782         if (predicted == posts[i]) {
783             coded[i] = 0; // must be used later as flag!
784             continue;
785         } else {
786             if (!coded[fc->list[i].low ])
787                 coded[fc->list[i].low ] = -1;
788             if (!coded[fc->list[i].high])
789                 coded[fc->list[i].high] = -1;
790         }
791         if (posts[i] > predicted) {
792             if (posts[i] - predicted > room)
793                 coded[i] = posts[i] - predicted + lowroom;
794             else
795                 coded[i] = (posts[i] - predicted) << 1;
796         } else {
797             if (predicted - posts[i] > room)
798                 coded[i] = predicted - posts[i] + highroom - 1;
799             else
800                 coded[i] = ((predicted - posts[i]) << 1) - 1;
801         }
802     }
803
804     counter = 2;
805     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
806         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[fc->partition_to_class[i]];
807         int k, cval = 0, csub = 1<<c->subclass;
808         if (c->subclass) {
809             vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[c->masterbook];
810             int cshift = 0;
811             for (k = 0; k < c->dim; k++) {
812                 int l;
813                 for (l = 0; l < csub; l++) {
814                     int maxval = 1;
815                     if (c->books[l] != -1)
816                         maxval = venc->codebooks[c->books[l]].nentries;
817                     // coded could be -1, but this still works, cause that is 0
818                     if (coded[counter + k] < maxval)
819                         break;
820                 }
821                 assert(l != csub);
822                 cval   |= l << cshift;
823                 cshift += c->subclass;
824             }
825             if (put_codeword(pb, book, cval))
826                 return AVERROR(EINVAL);
827         }
828         for (k = 0; k < c->dim; k++) {
829             int book  = c->books[cval & (csub-1)];
830             int entry = coded[counter++];
831             cval >>= c->subclass;
832             if (book == -1)
833                 continue;
834             if (entry == -1)
835                 entry = 0;
836             if (put_codeword(pb, &venc->codebooks[book], entry))
837                 return AVERROR(EINVAL);
838         }
839     }
840
841     ff_vorbis_floor1_render_list(fc->list, fc->values, posts, coded,
842                                  fc->multiplier, floor, samples);
843
844     return 0;
845 }
846
847 static float *put_vector(vorbis_enc_codebook *book, PutBitContext *pb,
848                          float *num)
849 {
850     int i, entry = -1;
851     float distance = FLT_MAX;
852     assert(book->dimensions);
853     for (i = 0; i < book->nentries; i++) {
854         float * vec = book->dimensions + i * book->ndimensions, d = book->pow2[i];
855         int j;
856         if (!book->lens[i])
857             continue;
858         for (j = 0; j < book->ndimensions; j++)
859             d -= vec[j] * num[j];
860         if (distance > d) {
861             entry    = i;
862             distance = d;
863         }
864     }
865     if (put_codeword(pb, book, entry))
866         return NULL;
867     return &book->dimensions[entry * book->ndimensions];
868 }
869
870 static int residue_encode(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_residue *rc,
871                           PutBitContext *pb, float *coeffs, int samples,
872                           int real_ch)
873 {
874     int pass, i, j, p, k;
875     int psize      = rc->partition_size;
876     int partitions = (rc->end - rc->begin) / psize;
877     int channels   = (rc->type == 2) ? 1 : real_ch;
878     int classes[MAX_CHANNELS][NUM_RESIDUE_PARTITIONS];
879     int classwords = venc->codebooks[rc->classbook].ndimensions;
880
881     assert(rc->type == 2);
882     assert(real_ch == 2);
883     for (p = 0; p < partitions; p++) {
884         float max1 = 0., max2 = 0.;
885         int s = rc->begin + p * psize;
886         for (k = s; k < s + psize; k += 2) {
887             max1 = FFMAX(max1, fabs(coeffs[          k / real_ch]));
888             max2 = FFMAX(max2, fabs(coeffs[samples + k / real_ch]));
889         }
890
891         for (i = 0; i < rc->classifications - 1; i++)
892             if (max1 < rc->maxes[i][0] && max2 < rc->maxes[i][1])
893                 break;
894         classes[0][p] = i;
895     }
896
897     for (pass = 0; pass < 8; pass++) {
898         p = 0;
899         while (p < partitions) {
900             if (pass == 0)
901                 for (j = 0; j < channels; j++) {
902                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[rc->classbook];
903                     int entry = 0;
904                     for (i = 0; i < classwords; i++) {
905                         entry *= rc->classifications;
906                         entry += classes[j][p + i];
907                     }
908                     if (put_codeword(pb, book, entry))
909                         return AVERROR(EINVAL);
910                 }
911             for (i = 0; i < classwords && p < partitions; i++, p++) {
912                 for (j = 0; j < channels; j++) {
913                     int nbook = rc->books[classes[j][p]][pass];
914                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[nbook];
915                     float *buf = coeffs + samples*j + rc->begin + p*psize;
916                     if (nbook == -1)
917                         continue;
918
919                     assert(rc->type == 0 || rc->type == 2);
920                     assert(!(psize % book->ndimensions));
921
922                     if (rc->type == 0) {
923                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimensions) {
924                             int l;
925                             float *a = put_vector(book, pb, &buf[k]);
926                             if (!a)
927                                 return AVERROR(EINVAL);
928                             for (l = 0; l < book->ndimensions; l++)
929                                 buf[k + l] -= a[l];
930                         }
931                     } else {
932                         int s = rc->begin + p * psize, a1, b1;
933                         a1 = (s % real_ch) * samples;
934                         b1 =  s / real_ch;
935                         s  = real_ch * samples;
936                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimensions) {
937                             int dim, a2 = a1, b2 = b1;
938                             float vec[MAX_CODEBOOK_DIM], *pv = vec;
939                             for (dim = book->ndimensions; dim--; ) {
940                                 *pv++ = coeffs[a2 + b2];
941                                 if ((a2 += samples) == s) {
942                                     a2 = 0;
943                                     b2++;
944                                 }
945                             }
946                             pv = put_vector(book, pb, vec);
947                             if (!pv)
948                                 return AVERROR(EINVAL);
949                             for (dim = book->ndimensions; dim--; ) {
950                                 coeffs[a1 + b1] -= *pv++;
951                                 if ((a1 += samples) == s) {
952                                     a1 = 0;
953                                     b1++;
954                                 }
955                             }
956                         }
957                     }
958                 }
959             }
960         }
961     }
962     return 0;
963 }
964
965 static int apply_window_and_mdct(vorbis_enc_context *venc, const signed short *audio,
966                                  int samples)
967 {
968     int i, j, channel;
969     const float * win = venc->win[0];
970     int window_len = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
971     float n = (float)(1 << venc->log2_blocksize[0]) / 4.;
972     // FIXME use dsp
973
974     if (!venc->have_saved && !samples)
975         return 0;
976
977     if (venc->have_saved) {
978         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
979             memcpy(venc->samples + channel * window_len * 2,
980                    venc->saved + channel * window_len, sizeof(float) * window_len);
981     } else {
982         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
983             memset(venc->samples + channel * window_len * 2, 0,
984                    sizeof(float) * window_len);
985     }
986
987     if (samples) {
988         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
989             float * offset = venc->samples + channel*window_len*2 + window_len;
990             j = channel;
991             for (i = 0; i < samples; i++, j += venc->channels)
992                 offset[i] = audio[j] / 32768. / 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             j = channel;
1008             for (i = 0; i < samples; i++, j += venc->channels)
1009                 offset[i] = audio[j] / 32768. / n * win[i];
1010         }
1011         venc->have_saved = 1;
1012     } else {
1013         venc->have_saved = 0;
1014     }
1015     return 1;
1016 }
1017
1018 static int vorbis_encode_frame(AVCodecContext *avccontext, AVPacket *avpkt,
1019                                const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
1020 {
1021     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
1022     const int16_t *audio = frame ? (const int16_t *)frame->data[0] : NULL;
1023     int samples = frame ? frame->nb_samples : 0;
1024     vorbis_enc_mode *mode;
1025     vorbis_enc_mapping *mapping;
1026     PutBitContext pb;
1027     int i, ret;
1028
1029     if (!apply_window_and_mdct(venc, audio, samples))
1030         return 0;
1031     samples = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
1032
1033     if ((ret = ff_alloc_packet(avpkt, 8192))) {
1034         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet\n");
1035         return ret;
1036     }
1037
1038     init_put_bits(&pb, avpkt->data, avpkt->size);
1039
1040     if (pb.size_in_bits - put_bits_count(&pb) < 1 + ilog(venc->nmodes - 1)) {
1041         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
1042         return AVERROR(EINVAL);
1043     }
1044
1045     put_bits(&pb, 1, 0); // magic bit
1046
1047     put_bits(&pb, ilog(venc->nmodes - 1), 0); // 0 bits, the mode
1048
1049     mode    = &venc->modes[0];
1050     mapping = &venc->mappings[mode->mapping];
1051     if (mode->blockflag) {
1052         put_bits(&pb, 1, 0);
1053         put_bits(&pb, 1, 0);
1054     }
1055
1056     for (i = 0; i < venc->channels; i++) {
1057         vorbis_enc_floor *fc = &venc->floors[mapping->floor[mapping->mux[i]]];
1058         uint16_t posts[MAX_FLOOR_VALUES];
1059         floor_fit(venc, fc, &venc->coeffs[i * samples], posts, samples);
1060         if (floor_encode(venc, fc, &pb, posts, &venc->floor[i * samples], samples)) {
1061             av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
1062             return AVERROR(EINVAL);
1063         }
1064     }
1065
1066     for (i = 0; i < venc->channels * samples; i++)
1067         venc->coeffs[i] /= venc->floor[i];
1068
1069     for (i = 0; i < mapping->coupling_steps; i++) {
1070         float *mag = venc->coeffs + mapping->magnitude[i] * samples;
1071         float *ang = venc->coeffs + mapping->angle[i]     * samples;
1072         int j;
1073         for (j = 0; j < samples; j++) {
1074             float a = ang[j];
1075             ang[j] -= mag[j];
1076             if (mag[j] > 0)
1077                 ang[j] = -ang[j];
1078             if (ang[j] < 0)
1079                 mag[j] = a;
1080         }
1081     }
1082
1083     if (residue_encode(venc, &venc->residues[mapping->residue[mapping->mux[0]]],
1084                        &pb, venc->coeffs, samples, venc->channels)) {
1085         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
1086         return AVERROR(EINVAL);
1087     }
1088
1089     flush_put_bits(&pb);
1090     avpkt->size = put_bits_count(&pb) >> 3;
1091
1092     avpkt->duration = ff_samples_to_time_base(avccontext, avccontext->frame_size);
1093     if (frame)
1094         if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
1095             avpkt->pts = ff_samples_to_time_base(avccontext, frame->pts);
1096     else
1097         avpkt->pts = venc->next_pts;
1098     if (avpkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
1099         venc->next_pts = avpkt->pts + avpkt->duration;
1100
1101     *got_packet_ptr = 1;
1102     return 0;
1103 }
1104
1105
1106 static av_cold int vorbis_encode_close(AVCodecContext *avccontext)
1107 {
1108     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
1109     int i;
1110
1111     if (venc->codebooks)
1112         for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++) {
1113             av_freep(&venc->codebooks[i].lens);
1114             av_freep(&venc->codebooks[i].codewords);
1115             av_freep(&venc->codebooks[i].quantlist);
1116             av_freep(&venc->codebooks[i].dimensions);
1117             av_freep(&venc->codebooks[i].pow2);
1118         }
1119     av_freep(&venc->codebooks);
1120
1121     if (venc->floors)
1122         for (i = 0; i < venc->nfloors; i++) {
1123             int j;
1124             if (venc->floors[i].classes)
1125                 for (j = 0; j < venc->floors[i].nclasses; j++)
1126                     av_freep(&venc->floors[i].classes[j].books);
1127             av_freep(&venc->floors[i].classes);
1128             av_freep(&venc->floors[i].partition_to_class);
1129             av_freep(&venc->floors[i].list);
1130         }
1131     av_freep(&venc->floors);
1132
1133     if (venc->residues)
1134         for (i = 0; i < venc->nresidues; i++) {
1135             av_freep(&venc->residues[i].books);
1136             av_freep(&venc->residues[i].maxes);
1137         }
1138     av_freep(&venc->residues);
1139
1140     if (venc->mappings)
1141         for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
1142             av_freep(&venc->mappings[i].mux);
1143             av_freep(&venc->mappings[i].floor);
1144             av_freep(&venc->mappings[i].residue);
1145             av_freep(&venc->mappings[i].magnitude);
1146             av_freep(&venc->mappings[i].angle);
1147         }
1148     av_freep(&venc->mappings);
1149
1150     av_freep(&venc->modes);
1151
1152     av_freep(&venc->saved);
1153     av_freep(&venc->samples);
1154     av_freep(&venc->floor);
1155     av_freep(&venc->coeffs);
1156
1157     ff_mdct_end(&venc->mdct[0]);
1158     ff_mdct_end(&venc->mdct[1]);
1159
1160 #if FF_API_OLD_ENCODE_AUDIO
1161     av_freep(&avccontext->coded_frame);
1162 #endif
1163     av_freep(&avccontext->extradata);
1164
1165     return 0 ;
1166 }
1167
1168 static av_cold int vorbis_encode_init(AVCodecContext *avccontext)
1169 {
1170     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
1171     int ret;
1172
1173     if (avccontext->channels != 2) {
1174         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "Current FFmpeg Vorbis encoder only supports 2 channels.\n");
1175         return -1;
1176     }
1177
1178     if ((ret = create_vorbis_context(venc, avccontext)) < 0)
1179         goto error;
1180
1181     if (avccontext->flags & CODEC_FLAG_QSCALE)
1182         venc->quality = avccontext->global_quality / (float)FF_QP2LAMBDA / 10.;
1183     else
1184         venc->quality = 8;
1185     venc->quality *= venc->quality;
1186
1187     if ((ret = put_main_header(venc, (uint8_t**)&avccontext->extradata)) < 0)
1188         goto error;
1189     avccontext->extradata_size = ret;
1190
1191     avccontext->frame_size = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
1192
1193 #if FF_API_OLD_ENCODE_AUDIO
1194     avccontext->coded_frame = avcodec_alloc_frame();
1195     if (!avccontext->coded_frame) {
1196         ret = AVERROR(ENOMEM);
1197         goto error;
1198     }
1199 #endif
1200
1201     return 0;
1202 error:
1203     vorbis_encode_close(avccontext);
1204     return ret;
1205 }
1206
1207 AVCodec ff_vorbis_encoder = {
1208     .name           = "vorbis",
1209     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1210     .id             = CODEC_ID_VORBIS,
1211     .priv_data_size = sizeof(vorbis_enc_context),
1212     .init           = vorbis_encode_init,
1213     .encode2        = vorbis_encode_frame,
1214     .close          = vorbis_encode_close,
1215     .capabilities= CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
1216     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
1217     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Vorbis"),
1218 };