jpegdec: be less picky on padding
[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 "internal.h"
30 #include "fft.h"
31 #include "vorbis.h"
32 #include "vorbis_enc_data.h"
33
34 #define BITSTREAM_WRITER_LE
35 #include "put_bits.h"
36
37 #undef NDEBUG
38 #include <assert.h>
39
40 typedef struct {
41     int nentries;
42     uint8_t *lens;
43     uint32_t *codewords;
44     int ndimensions;
45     float min;
46     float delta;
47     int seq_p;
48     int lookup;
49     int *quantlist;
50     float *dimensions;
51     float *pow2;
52 } vorbis_enc_codebook;
53
54 typedef struct {
55     int dim;
56     int subclass;
57     int masterbook;
58     int *books;
59 } vorbis_enc_floor_class;
60
61 typedef struct {
62     int partitions;
63     int *partition_to_class;
64     int nclasses;
65     vorbis_enc_floor_class *classes;
66     int multiplier;
67     int rangebits;
68     int values;
69     vorbis_floor1_entry *list;
70 } vorbis_enc_floor;
71
72 typedef struct {
73     int type;
74     int begin;
75     int end;
76     int partition_size;
77     int classifications;
78     int classbook;
79     int8_t (*books)[8];
80     float (*maxes)[2];
81 } vorbis_enc_residue;
82
83 typedef struct {
84     int submaps;
85     int *mux;
86     int *floor;
87     int *residue;
88     int coupling_steps;
89     int *magnitude;
90     int *angle;
91 } vorbis_enc_mapping;
92
93 typedef struct {
94     int blockflag;
95     int mapping;
96 } vorbis_enc_mode;
97
98 typedef struct {
99     int channels;
100     int sample_rate;
101     int log2_blocksize[2];
102     FFTContext mdct[2];
103     const float *win[2];
104     int have_saved;
105     float *saved;
106     float *samples;
107     float *floor;  // also used for tmp values for mdct
108     float *coeffs; // also used for residue after floor
109     float quality;
110
111     int ncodebooks;
112     vorbis_enc_codebook *codebooks;
113
114     int nfloors;
115     vorbis_enc_floor *floors;
116
117     int nresidues;
118     vorbis_enc_residue *residues;
119
120     int nmappings;
121     vorbis_enc_mapping *mappings;
122
123     int nmodes;
124     vorbis_enc_mode *modes;
125
126     int64_t next_pts;
127 } vorbis_enc_context;
128
129 #define MAX_CHANNELS     2
130 #define MAX_CODEBOOK_DIM 8
131
132 #define MAX_FLOOR_CLASS_DIM  4
133 #define NUM_FLOOR_PARTITIONS 8
134 #define MAX_FLOOR_VALUES     (MAX_FLOOR_CLASS_DIM*NUM_FLOOR_PARTITIONS+2)
135
136 #define RESIDUE_SIZE           1600
137 #define RESIDUE_PART_SIZE      32
138 #define NUM_RESIDUE_PARTITIONS (RESIDUE_SIZE/RESIDUE_PART_SIZE)
139
140 static inline int put_codeword(PutBitContext *pb, vorbis_enc_codebook *cb,
141                                int entry)
142 {
143     assert(entry >= 0);
144     assert(entry < cb->nentries);
145     assert(cb->lens[entry]);
146     if (pb->size_in_bits - put_bits_count(pb) < cb->lens[entry])
147         return AVERROR(EINVAL);
148     put_bits(pb, cb->lens[entry], cb->codewords[entry]);
149     return 0;
150 }
151
152 static int cb_lookup_vals(int lookup, int dimensions, int entries)
153 {
154     if (lookup == 1)
155         return ff_vorbis_nth_root(entries, dimensions);
156     else if (lookup == 2)
157         return dimensions *entries;
158     return 0;
159 }
160
161 static int ready_codebook(vorbis_enc_codebook *cb)
162 {
163     int i;
164
165     ff_vorbis_len2vlc(cb->lens, cb->codewords, cb->nentries);
166
167     if (!cb->lookup) {
168         cb->pow2 = cb->dimensions = NULL;
169     } else {
170         int vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimensions, cb->nentries);
171         cb->dimensions = av_malloc(sizeof(float) * cb->nentries * cb->ndimensions);
172         cb->pow2 = av_mallocz(sizeof(float) * cb->nentries);
173         if (!cb->dimensions || !cb->pow2)
174             return AVERROR(ENOMEM);
175         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
176             float last = 0;
177             int j;
178             int div = 1;
179             for (j = 0; j < cb->ndimensions; j++) {
180                 int off;
181                 if (cb->lookup == 1)
182                     off = (i / div) % vals; // lookup type 1
183                 else
184                     off = i * cb->ndimensions + j; // lookup type 2
185
186                 cb->dimensions[i * cb->ndimensions + j] = last + cb->min + cb->quantlist[off] * cb->delta;
187                 if (cb->seq_p)
188                     last = cb->dimensions[i * cb->ndimensions + j];
189                 cb->pow2[i] += cb->dimensions[i * cb->ndimensions + j] * cb->dimensions[i * cb->ndimensions + j];
190                 div *= vals;
191             }
192             cb->pow2[i] /= 2.;
193         }
194     }
195     return 0;
196 }
197
198 static int ready_residue(vorbis_enc_residue *rc, vorbis_enc_context *venc)
199 {
200     int i;
201     assert(rc->type == 2);
202     rc->maxes = av_mallocz(sizeof(float[2]) * rc->classifications);
203     if (!rc->maxes)
204         return AVERROR(ENOMEM);
205     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
206         int j;
207         vorbis_enc_codebook * cb;
208         for (j = 0; j < 8; j++)
209             if (rc->books[i][j] != -1)
210                 break;
211         if (j == 8) // zero
212             continue;
213         cb = &venc->codebooks[rc->books[i][j]];
214         assert(cb->ndimensions >= 2);
215         assert(cb->lookup);
216
217         for (j = 0; j < cb->nentries; j++) {
218             float a;
219             if (!cb->lens[j])
220                 continue;
221             a = fabs(cb->dimensions[j * cb->ndimensions]);
222             if (a > rc->maxes[i][0])
223                 rc->maxes[i][0] = a;
224             a = fabs(cb->dimensions[j * cb->ndimensions + 1]);
225             if (a > rc->maxes[i][1])
226                 rc->maxes[i][1] = a;
227         }
228     }
229     // small bias
230     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
231         rc->maxes[i][0] += 0.8;
232         rc->maxes[i][1] += 0.8;
233     }
234     return 0;
235 }
236
237 static int create_vorbis_context(vorbis_enc_context *venc,
238                                  AVCodecContext *avctx)
239 {
240     vorbis_enc_floor   *fc;
241     vorbis_enc_residue *rc;
242     vorbis_enc_mapping *mc;
243     int i, book, ret;
244
245     venc->channels    = avctx->channels;
246     venc->sample_rate = avctx->sample_rate;
247     venc->log2_blocksize[0] = venc->log2_blocksize[1] = 11;
248
249     venc->ncodebooks = FF_ARRAY_ELEMS(cvectors);
250     venc->codebooks  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_codebook) * venc->ncodebooks);
251     if (!venc->codebooks)
252         return AVERROR(ENOMEM);
253
254     // codebook 0..14 - floor1 book, values 0..255
255     // codebook 15 residue masterbook
256     // codebook 16..29 residue
257     for (book = 0; book < venc->ncodebooks; book++) {
258         vorbis_enc_codebook *cb = &venc->codebooks[book];
259         int vals;
260         cb->ndimensions = cvectors[book].dim;
261         cb->nentries    = cvectors[book].real_len;
262         cb->min         = cvectors[book].min;
263         cb->delta       = cvectors[book].delta;
264         cb->lookup      = cvectors[book].lookup;
265         cb->seq_p       = 0;
266
267         cb->lens      = av_malloc(sizeof(uint8_t)  * cb->nentries);
268         cb->codewords = av_malloc(sizeof(uint32_t) * cb->nentries);
269         if (!cb->lens || !cb->codewords)
270             return AVERROR(ENOMEM);
271         memcpy(cb->lens, cvectors[book].clens, cvectors[book].len);
272         memset(cb->lens + cvectors[book].len, 0, cb->nentries - cvectors[book].len);
273
274         if (cb->lookup) {
275             vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimensions, cb->nentries);
276             cb->quantlist = av_malloc(sizeof(int) * vals);
277             if (!cb->quantlist)
278                 return AVERROR(ENOMEM);
279             for (i = 0; i < vals; i++)
280                 cb->quantlist[i] = cvectors[book].quant[i];
281         } else {
282             cb->quantlist = NULL;
283         }
284         if ((ret = ready_codebook(cb)) < 0)
285             return ret;
286     }
287
288     venc->nfloors = 1;
289     venc->floors  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor) * venc->nfloors);
290     if (!venc->floors)
291         return AVERROR(ENOMEM);
292
293     // just 1 floor
294     fc = &venc->floors[0];
295     fc->partitions         = NUM_FLOOR_PARTITIONS;
296     fc->partition_to_class = av_malloc(sizeof(int) * fc->partitions);
297     if (!fc->partition_to_class)
298         return AVERROR(ENOMEM);
299     fc->nclasses           = 0;
300     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
301         static const int a[] = {0, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4};
302         fc->partition_to_class[i] = a[i];
303         fc->nclasses = FFMAX(fc->nclasses, fc->partition_to_class[i]);
304     }
305     fc->nclasses++;
306     fc->classes = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor_class) * fc->nclasses);
307     if (!fc->classes)
308         return AVERROR(ENOMEM);
309     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
310         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[i];
311         int j, books;
312         c->dim        = floor_classes[i].dim;
313         c->subclass   = floor_classes[i].subclass;
314         c->masterbook = floor_classes[i].masterbook;
315         books         = (1 << c->subclass);
316         c->books      = av_malloc(sizeof(int) * books);
317         if (!c->books)
318             return AVERROR(ENOMEM);
319         for (j = 0; j < books; j++)
320             c->books[j] = floor_classes[i].nbooks[j];
321     }
322     fc->multiplier = 2;
323     fc->rangebits  = venc->log2_blocksize[0] - 1;
324
325     fc->values = 2;
326     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
327         fc->values += fc->classes[fc->partition_to_class[i]].dim;
328
329     fc->list = av_malloc(sizeof(vorbis_floor1_entry) * fc->values);
330     if (!fc->list)
331         return AVERROR(ENOMEM);
332     fc->list[0].x = 0;
333     fc->list[1].x = 1 << fc->rangebits;
334     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
335         static const int a[] = {
336              93, 23,372,  6, 46,186,750, 14, 33, 65,
337             130,260,556,  3, 10, 18, 28, 39, 55, 79,
338             111,158,220,312,464,650,850
339         };
340         fc->list[i].x = a[i - 2];
341     }
342     if (ff_vorbis_ready_floor1_list(avctx, fc->list, fc->values))
343         return AVERROR_BUG;
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,
966                                  float **audio, int samples)
967 {
968     int i, 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             for (i = 0; i < samples; i++)
991                 offset[i] = audio[channel][i] / n * win[window_len - i - 1];
992         }
993     } else {
994         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
995             memset(venc->samples + channel * window_len * 2 + window_len,
996                    0, sizeof(float) * window_len);
997     }
998
999     for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
1000         venc->mdct[0].mdct_calc(&venc->mdct[0], venc->coeffs + channel * window_len,
1001                      venc->samples + channel * window_len * 2);
1002
1003     if (samples) {
1004         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
1005             float *offset = venc->saved + channel * window_len;
1006             for (i = 0; i < samples; i++)
1007                 offset[i] = audio[channel][i] / n * win[i];
1008         }
1009         venc->have_saved = 1;
1010     } else {
1011         venc->have_saved = 0;
1012     }
1013     return 1;
1014 }
1015
1016 static int vorbis_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
1017                                const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
1018 {
1019     vorbis_enc_context *venc = avctx->priv_data;
1020     float **audio = frame ? (float **)frame->extended_data : NULL;
1021     int samples = frame ? frame->nb_samples : 0;
1022     vorbis_enc_mode *mode;
1023     vorbis_enc_mapping *mapping;
1024     PutBitContext pb;
1025     int i, ret;
1026
1027     if (!apply_window_and_mdct(venc, audio, samples))
1028         return 0;
1029     samples = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
1030
1031     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, 8192)) < 0)
1032         return ret;
1033
1034     init_put_bits(&pb, avpkt->data, avpkt->size);
1035
1036     if (pb.size_in_bits - put_bits_count(&pb) < 1 + ilog(venc->nmodes - 1)) {
1037         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
1038         return AVERROR(EINVAL);
1039     }
1040
1041     put_bits(&pb, 1, 0); // magic bit
1042
1043     put_bits(&pb, ilog(venc->nmodes - 1), 0); // 0 bits, the mode
1044
1045     mode    = &venc->modes[0];
1046     mapping = &venc->mappings[mode->mapping];
1047     if (mode->blockflag) {
1048         put_bits(&pb, 1, 0);
1049         put_bits(&pb, 1, 0);
1050     }
1051
1052     for (i = 0; i < venc->channels; i++) {
1053         vorbis_enc_floor *fc = &venc->floors[mapping->floor[mapping->mux[i]]];
1054         uint16_t posts[MAX_FLOOR_VALUES];
1055         floor_fit(venc, fc, &venc->coeffs[i * samples], posts, samples);
1056         if (floor_encode(venc, fc, &pb, posts, &venc->floor[i * samples], samples)) {
1057             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
1058             return AVERROR(EINVAL);
1059         }
1060     }
1061
1062     for (i = 0; i < venc->channels * samples; i++)
1063         venc->coeffs[i] /= venc->floor[i];
1064
1065     for (i = 0; i < mapping->coupling_steps; i++) {
1066         float *mag = venc->coeffs + mapping->magnitude[i] * samples;
1067         float *ang = venc->coeffs + mapping->angle[i]     * samples;
1068         int j;
1069         for (j = 0; j < samples; j++) {
1070             float a = ang[j];
1071             ang[j] -= mag[j];
1072             if (mag[j] > 0)
1073                 ang[j] = -ang[j];
1074             if (ang[j] < 0)
1075                 mag[j] = a;
1076         }
1077     }
1078
1079     if (residue_encode(venc, &venc->residues[mapping->residue[mapping->mux[0]]],
1080                        &pb, venc->coeffs, samples, venc->channels)) {
1081         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
1082         return AVERROR(EINVAL);
1083     }
1084
1085     flush_put_bits(&pb);
1086     avpkt->size = put_bits_count(&pb) >> 3;
1087
1088     avpkt->duration = ff_samples_to_time_base(avctx, avctx->frame_size);
1089     if (frame) {
1090         if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
1091             avpkt->pts = ff_samples_to_time_base(avctx, frame->pts);
1092     } else
1093         avpkt->pts = venc->next_pts;
1094     if (avpkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
1095         venc->next_pts = avpkt->pts + avpkt->duration;
1096
1097     *got_packet_ptr = 1;
1098     return 0;
1099 }
1100
1101
1102 static av_cold int vorbis_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1103 {
1104     vorbis_enc_context *venc = avctx->priv_data;
1105     int i;
1106
1107     if (venc->codebooks)
1108         for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++) {
1109             av_freep(&venc->codebooks[i].lens);
1110             av_freep(&venc->codebooks[i].codewords);
1111             av_freep(&venc->codebooks[i].quantlist);
1112             av_freep(&venc->codebooks[i].dimensions);
1113             av_freep(&venc->codebooks[i].pow2);
1114         }
1115     av_freep(&venc->codebooks);
1116
1117     if (venc->floors)
1118         for (i = 0; i < venc->nfloors; i++) {
1119             int j;
1120             if (venc->floors[i].classes)
1121                 for (j = 0; j < venc->floors[i].nclasses; j++)
1122                     av_freep(&venc->floors[i].classes[j].books);
1123             av_freep(&venc->floors[i].classes);
1124             av_freep(&venc->floors[i].partition_to_class);
1125             av_freep(&venc->floors[i].list);
1126         }
1127     av_freep(&venc->floors);
1128
1129     if (venc->residues)
1130         for (i = 0; i < venc->nresidues; i++) {
1131             av_freep(&venc->residues[i].books);
1132             av_freep(&venc->residues[i].maxes);
1133         }
1134     av_freep(&venc->residues);
1135
1136     if (venc->mappings)
1137         for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
1138             av_freep(&venc->mappings[i].mux);
1139             av_freep(&venc->mappings[i].floor);
1140             av_freep(&venc->mappings[i].residue);
1141             av_freep(&venc->mappings[i].magnitude);
1142             av_freep(&venc->mappings[i].angle);
1143         }
1144     av_freep(&venc->mappings);
1145
1146     av_freep(&venc->modes);
1147
1148     av_freep(&venc->saved);
1149     av_freep(&venc->samples);
1150     av_freep(&venc->floor);
1151     av_freep(&venc->coeffs);
1152
1153     ff_mdct_end(&venc->mdct[0]);
1154     ff_mdct_end(&venc->mdct[1]);
1155
1156     av_freep(&avctx->extradata);
1157
1158     return 0 ;
1159 }
1160
1161 static av_cold int vorbis_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1162 {
1163     vorbis_enc_context *venc = avctx->priv_data;
1164     int ret;
1165
1166     if (avctx->channels != 2) {
1167         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Current FFmpeg Vorbis encoder only supports 2 channels.\n");
1168         return -1;
1169     }
1170
1171     if ((ret = create_vorbis_context(venc, avctx)) < 0)
1172         goto error;
1173
1174     avctx->bit_rate = 0;
1175     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_QSCALE)
1176         venc->quality = avctx->global_quality / (float)FF_QP2LAMBDA;
1177     else
1178         venc->quality = 8;
1179     venc->quality *= venc->quality;
1180
1181     if ((ret = put_main_header(venc, (uint8_t**)&avctx->extradata)) < 0)
1182         goto error;
1183     avctx->extradata_size = ret;
1184
1185     avctx->frame_size = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
1186
1187     return 0;
1188 error:
1189     vorbis_encode_close(avctx);
1190     return ret;
1191 }
1192
1193 AVCodec ff_vorbis_encoder = {
1194     .name           = "vorbis",
1195     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1196     .id             = AV_CODEC_ID_VORBIS,
1197     .priv_data_size = sizeof(vorbis_enc_context),
1198     .init           = vorbis_encode_init,
1199     .encode2        = vorbis_encode_frame,
1200     .close          = vorbis_encode_close,
1201     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
1202     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
1203                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1204     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Vorbis"),
1205 };