gst-libs/ext/ffmpeg/libavcodec/vorbis_enc.c

   1 /*
   2  * copyright (c) 2006 Oded Shimon <ods15@ods15.dyndns.org>
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  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 "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 ndimentions;
  45     float min;
  46     float delta;
  47     int seq_p;
  48     int lookup;
  49     int *quantlist;
  50     float *dimentions;
  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 sample_count;
 127 } vorbis_enc_context;
 128
 129 static inline void put_codeword(PutBitContext *pb, vorbis_enc_codebook *cb,
 130                                 int entry)
 131 {
 132     assert(entry >= 0);
 133     assert(entry < cb->nentries);
 134     assert(cb->lens[entry]);
 135     put_bits(pb, cb->lens[entry], cb->codewords[entry]);
 136 }
 137
 138 static int cb_lookup_vals(int lookup, int dimentions, int entries)
 139 {
 140     if (lookup == 1)
 141         return ff_vorbis_nth_root(entries, dimentions);
 142     else if (lookup == 2)
 143         return dimentions *entries;
 144     return 0;
 145 }
 146
 147 static void ready_codebook(vorbis_enc_codebook *cb)
 148 {
 149     int i;
 150
 151     ff_vorbis_len2vlc(cb->lens, cb->codewords, cb->nentries);
 152
 153     if (!cb->lookup) {
 154         cb->pow2 = cb->dimentions = NULL;
 155     } else {
 156         int vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
 157         cb->dimentions = av_malloc(sizeof(float) * cb->nentries * cb->ndimentions);
 158         cb->pow2 = av_mallocz(sizeof(float) * cb->nentries);
 159         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
 160             float last = 0;
 161             int j;
 162             int div = 1;
 163             for (j = 0; j < cb->ndimentions; j++) {
 164                 int off;
 165                 if (cb->lookup == 1)
 166                     off = (i / div) % vals; // lookup type 1
 167                 else
 168                     off = i * cb->ndimentions + j; // lookup type 2
 169
 170                 cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j] = last + cb->min + cb->quantlist[off] * cb->delta;
 171                 if (cb->seq_p)
 172                     last = cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j];
 173                 cb->pow2[i] += cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j] * cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j];
 174                 div *= vals;
 175             }
 176             cb->pow2[i] /= 2.;
 177         }
 178     }
 179 }
 180
 181 static void ready_residue(vorbis_enc_residue *rc, vorbis_enc_context *venc)
 182 {
 183     int i;
 184     assert(rc->type == 2);
 185     rc->maxes = av_mallocz(sizeof(float[2]) * rc->classifications);
 186     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
 187         int j;
 188         vorbis_enc_codebook * cb;
 189         for (j = 0; j < 8; j++)
 190             if (rc->books[i][j] != -1)
 191                 break;
 192         if (j == 8) // zero
 193             continue;
 194         cb = &venc->codebooks[rc->books[i][j]];
 195         assert(cb->ndimentions >= 2);
 196         assert(cb->lookup);
 197
 198         for (j = 0; j < cb->nentries; j++) {
 199             float a;
 200             if (!cb->lens[j])
 201                 continue;
 202             a = fabs(cb->dimentions[j * cb->ndimentions]);
 203             if (a > rc->maxes[i][0])
 204                 rc->maxes[i][0] = a;
 205             a = fabs(cb->dimentions[j * cb->ndimentions + 1]);
 206             if (a > rc->maxes[i][1])
 207                 rc->maxes[i][1] = a;
 208         }
 209     }
 210     // small bias
 211     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
 212         rc->maxes[i][0] += 0.8;
 213         rc->maxes[i][1] += 0.8;
 214     }
 215 }
 216
 217 static void create_vorbis_context(vorbis_enc_context *venc,
 218                                   AVCodecContext *avccontext)
 219 {
 220     vorbis_enc_floor   *fc;
 221     vorbis_enc_residue *rc;
 222     vorbis_enc_mapping *mc;
 223     int i, book;
 224
 225     venc->channels    = avccontext->channels;
 226     venc->sample_rate = avccontext->sample_rate;
 227     venc->log2_blocksize[0] = venc->log2_blocksize[1] = 11;
 228
 229     venc->ncodebooks = FF_ARRAY_ELEMS(cvectors);
 230     venc->codebooks  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_codebook) * venc->ncodebooks);
 231
 232     // codebook 0..14 - floor1 book, values 0..255
 233     // codebook 15 residue masterbook
 234     // codebook 16..29 residue
 235     for (book = 0; book < venc->ncodebooks; book++) {
 236         vorbis_enc_codebook *cb = &venc->codebooks[book];
 237         int vals;
 238         cb->ndimentions = cvectors[book].dim;
 239         cb->nentries    = cvectors[book].real_len;
 240         cb->min         = cvectors[book].min;
 241         cb->delta       = cvectors[book].delta;
 242         cb->lookup      = cvectors[book].lookup;
 243         cb->seq_p       = 0;
 244
 245         cb->lens      = av_malloc(sizeof(uint8_t)  * cb->nentries);
 246         cb->codewords = av_malloc(sizeof(uint32_t) * cb->nentries);
 247         memcpy(cb->lens, cvectors[book].clens, cvectors[book].len);
 248         memset(cb->lens + cvectors[book].len, 0, cb->nentries - cvectors[book].len);
 249
 250         if (cb->lookup) {
 251             vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
 252             cb->quantlist = av_malloc(sizeof(int) * vals);
 253             for (i = 0; i < vals; i++)
 254                 cb->quantlist[i] = cvectors[book].quant[i];
 255         } else {
 256             cb->quantlist = NULL;
 257         }
 258         ready_codebook(cb);
 259     }
 260
 261     venc->nfloors = 1;
 262     venc->floors  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor) * venc->nfloors);
 263
 264     // just 1 floor
 265     fc = &venc->floors[0];
 266     fc->partitions         = 8;
 267     fc->partition_to_class = av_malloc(sizeof(int) * fc->partitions);
 268     fc->nclasses           = 0;
 269     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
 270         static const int a[] = {0, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4};
 271         fc->partition_to_class[i] = a[i];
 272         fc->nclasses = FFMAX(fc->nclasses, fc->partition_to_class[i]);
 273     }
 274     fc->nclasses++;
 275     fc->classes = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor_class) * fc->nclasses);
 276     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
 277         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[i];
 278         int j, books;
 279         c->dim        = floor_classes[i].dim;
 280         c->subclass   = floor_classes[i].subclass;
 281         c->masterbook = floor_classes[i].masterbook;
 282         books         = (1 << c->subclass);
 283         c->books      = av_malloc(sizeof(int) * books);
 284         for (j = 0; j < books; j++)
 285             c->books[j] = floor_classes[i].nbooks[j];
 286     }
 287     fc->multiplier = 2;
 288     fc->rangebits  = venc->log2_blocksize[0] - 1;
 289
 290     fc->values = 2;
 291     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
 292         fc->values += fc->classes[fc->partition_to_class[i]].dim;
 293
 294     fc->list = av_malloc(sizeof(vorbis_floor1_entry) * fc->values);
 295     fc->list[0].x = 0;
 296     fc->list[1].x = 1 << fc->rangebits;
 297     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
 298         static const int a[] = {
 299              93, 23,372,  6, 46,186,750, 14, 33, 65,
 300             130,260,556,  3, 10, 18, 28, 39, 55, 79,
 301             111,158,220,312,464,650,850
 302         };
 303         fc->list[i].x = a[i - 2];
 304     }
 305     ff_vorbis_ready_floor1_list(fc->list, fc->values);
 306
 307     venc->nresidues = 1;
 308     venc->residues  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_residue) * venc->nresidues);
 309
 310     // single residue
 311     rc = &venc->residues[0];
 312     rc->type            = 2;
 313     rc->begin           = 0;
 314     rc->end             = 1600;
 315     rc->partition_size  = 32;
 316     rc->classifications = 10;
 317     rc->classbook       = 15;
 318     rc->books           = av_malloc(sizeof(*rc->books) * rc->classifications);
 319     {
 320         static const int8_t a[10][8] = {
 321             { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
 322             { -1, -1, 16, -1, -1, -1, -1, -1, },
 323             { -1, -1, 17, -1, -1, -1, -1, -1, },
 324             { -1, -1, 18, -1, -1, -1, -1, -1, },
 325             { -1, -1, 19, -1, -1, -1, -1, -1, },
 326             { -1, -1, 20, -1, -1, -1, -1, -1, },
 327             { -1, -1, 21, -1, -1, -1, -1, -1, },
 328             { 22, 23, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
 329             { 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
 330             { 26, 27, 28, -1, -1, -1, -1, -1, },
 331         };
 332         memcpy(rc->books, a, sizeof a);
 333     }
 334     ready_residue(rc, venc);
 335
 336     venc->nmappings = 1;
 337     venc->mappings  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mapping) * venc->nmappings);
 338
 339     // single mapping
 340     mc = &venc->mappings[0];
 341     mc->submaps = 1;
 342     mc->mux     = av_malloc(sizeof(int) * venc->channels);
 343     for (i = 0; i < venc->channels; i++)
 344         mc->mux[i] = 0;
 345     mc->floor   = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
 346     mc->residue = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
 347     for (i = 0; i < mc->submaps; i++) {
 348         mc->floor[i]   = 0;
 349         mc->residue[i] = 0;
 350     }
 351     mc->coupling_steps = venc->channels == 2 ? 1 : 0;
 352     mc->magnitude      = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
 353     mc->angle          = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
 354     if (mc->coupling_steps) {
 355         mc->magnitude[0] = 0;
 356         mc->angle[0]     = 1;
 357     }
 358
 359     venc->nmodes = 1;
 360     venc->modes  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mode) * venc->nmodes);
 361
 362     // single mode
 363     venc->modes[0].blockflag = 0;
 364     venc->modes[0].mapping   = 0;
 365
 366     venc->have_saved = 0;
 367     venc->saved      = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
 368     venc->samples    = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]));
 369     venc->floor      = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
 370     venc->coeffs     = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
 371
 372     venc->win[0] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[0] - 6];
 373     venc->win[1] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[1] - 6];
 374
 375     ff_mdct_init(&venc->mdct[0], venc->log2_blocksize[0], 0, 1.0);
 376     ff_mdct_init(&venc->mdct[1], venc->log2_blocksize[1], 0, 1.0);
 377 }
 378
 379 static void put_float(PutBitContext *pb, float f)
 380 {
 381     int exp, mant;
 382     uint32_t res = 0;
 383     mant = (int)ldexp(frexp(f, &exp), 20);
 384     exp += 788 - 20;
 385     if (mant < 0) {
 386         res |= (1 << 31);
 387         mant = -mant;
 388     }
 389     res |= mant | (exp << 21);
 390     put_bits32(pb, res);
 391 }
 392
 393 static void put_codebook_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_codebook *cb)
 394 {
 395     int i;
 396     int ordered = 0;
 397
 398     put_bits(pb, 24, 0x564342); //magic
 399     put_bits(pb, 16, cb->ndimentions);
 400     put_bits(pb, 24, cb->nentries);
 401
 402     for (i = 1; i < cb->nentries; i++)
 403         if (cb->lens[i] < cb->lens[i-1])
 404             break;
 405     if (i == cb->nentries)
 406         ordered = 1;
 407
 408     put_bits(pb, 1, ordered);
 409     if (ordered) {
 410         int len = cb->lens[0];
 411         put_bits(pb, 5, len - 1);
 412         i = 0;
 413         while (i < cb->nentries) {
 414             int j;
 415             for (j = 0; j+i < cb->nentries; j++)
 416                 if (cb->lens[j+i] != len)
 417                     break;
 418             put_bits(pb, ilog(cb->nentries - i), j);
 419             i += j;
 420             len++;
 421         }
 422     } else {
 423         int sparse = 0;
 424         for (i = 0; i < cb->nentries; i++)
 425             if (!cb->lens[i])
 426                 break;
 427         if (i != cb->nentries)
 428             sparse = 1;
 429         put_bits(pb, 1, sparse);
 430
 431         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
 432             if (sparse)
 433                 put_bits(pb, 1, !!cb->lens[i]);
 434             if (cb->lens[i])
 435                 put_bits(pb, 5, cb->lens[i] - 1);
 436         }
 437     }
 438
 439     put_bits(pb, 4, cb->lookup);
 440     if (cb->lookup) {
 441         int tmp  = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
 442         int bits = ilog(cb->quantlist[0]);
 443
 444         for (i = 1; i < tmp; i++)
 445             bits = FFMAX(bits, ilog(cb->quantlist[i]));
 446
 447         put_float(pb, cb->min);
 448         put_float(pb, cb->delta);
 449
 450         put_bits(pb, 4, bits - 1);
 451         put_bits(pb, 1, cb->seq_p);
 452
 453         for (i = 0; i < tmp; i++)
 454             put_bits(pb, bits, cb->quantlist[i]);
 455     }
 456 }
 457
 458 static void put_floor_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_floor *fc)
 459 {
 460     int i;
 461
 462     put_bits(pb, 16, 1); // type, only floor1 is supported
 463
 464     put_bits(pb, 5, fc->partitions);
 465
 466     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
 467         put_bits(pb, 4, fc->partition_to_class[i]);
 468
 469     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
 470         int j, books;
 471
 472         put_bits(pb, 3, fc->classes[i].dim - 1);
 473         put_bits(pb, 2, fc->classes[i].subclass);
 474
 475         if (fc->classes[i].subclass)
 476             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].masterbook);
 477
 478         books = (1 << fc->classes[i].subclass);
 479
 480         for (j = 0; j < books; j++)
 481             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].books[j] + 1);
 482     }
 483
 484     put_bits(pb, 2, fc->multiplier - 1);
 485     put_bits(pb, 4, fc->rangebits);
 486
 487     for (i = 2; i < fc->values; i++)
 488         put_bits(pb, fc->rangebits, fc->list[i].x);
 489 }
 490
 491 static void put_residue_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_residue *rc)
 492 {
 493     int i;
 494
 495     put_bits(pb, 16, rc->type);
 496
 497     put_bits(pb, 24, rc->begin);
 498     put_bits(pb, 24, rc->end);
 499     put_bits(pb, 24, rc->partition_size - 1);
 500     put_bits(pb, 6, rc->classifications - 1);
 501     put_bits(pb, 8, rc->classbook);
 502
 503     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
 504         int j, tmp = 0;
 505         for (j = 0; j < 8; j++)
 506             tmp |= (rc->books[i][j] != -1) << j;
 507
 508         put_bits(pb, 3, tmp & 7);
 509         put_bits(pb, 1, tmp > 7);
 510
 511         if (tmp > 7)
 512             put_bits(pb, 5, tmp >> 3);
 513     }
 514
 515     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
 516         int j;
 517         for (j = 0; j < 8; j++)
 518             if (rc->books[i][j] != -1)
 519                 put_bits(pb, 8, rc->books[i][j]);
 520     }
 521 }
 522
 523 static int put_main_header(vorbis_enc_context *venc, uint8_t **out)
 524 {
 525     int i;
 526     PutBitContext pb;
 527     uint8_t buffer[50000] = {0}, *p = buffer;
 528     int buffer_len = sizeof buffer;
 529     int len, hlens[3];
 530
 531     // identification header
 532     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
 533     put_bits(&pb, 8, 1); //magic
 534     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
 535         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
 536     put_bits32(&pb, 0); // version
 537     put_bits(&pb,  8, venc->channels);
 538     put_bits32(&pb, venc->sample_rate);
 539     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
 540     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
 541     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
 542     put_bits(&pb,  4, venc->log2_blocksize[0]);
 543     put_bits(&pb,  4, venc->log2_blocksize[1]);
 544     put_bits(&pb,  1, 1); // framing
 545
 546     flush_put_bits(&pb);
 547     hlens[0] = put_bits_count(&pb) >> 3;
 548     buffer_len -= hlens[0];
 549     p += hlens[0];
 550
 551     // comment header
 552     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
 553     put_bits(&pb, 8, 3); //magic
 554     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
 555         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
 556     put_bits32(&pb, 0); // vendor length TODO
 557     put_bits32(&pb, 0); // amount of comments
 558     put_bits(&pb,  1, 1); // framing
 559
 560     flush_put_bits(&pb);
 561     hlens[1] = put_bits_count(&pb) >> 3;
 562     buffer_len -= hlens[1];
 563     p += hlens[1];
 564
 565     // setup header
 566     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
 567     put_bits(&pb, 8, 5); //magic
 568     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
 569         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
 570
 571     // codebooks
 572     put_bits(&pb, 8, venc->ncodebooks - 1);
 573     for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++)
 574         put_codebook_header(&pb, &venc->codebooks[i]);
 575
 576     // time domain, reserved, zero
 577     put_bits(&pb,  6, 0);
 578     put_bits(&pb, 16, 0);
 579
 580     // floors
 581     put_bits(&pb, 6, venc->nfloors - 1);
 582     for (i = 0; i < venc->nfloors; i++)
 583         put_floor_header(&pb, &venc->floors[i]);
 584
 585     // residues
 586     put_bits(&pb, 6, venc->nresidues - 1);
 587     for (i = 0; i < venc->nresidues; i++)
 588         put_residue_header(&pb, &venc->residues[i]);
 589
 590     // mappings
 591     put_bits(&pb, 6, venc->nmappings - 1);
 592     for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
 593         vorbis_enc_mapping *mc = &venc->mappings[i];
 594         int j;
 595         put_bits(&pb, 16, 0); // mapping type
 596
 597         put_bits(&pb, 1, mc->submaps > 1);
 598         if (mc->submaps > 1)
 599             put_bits(&pb, 4, mc->submaps - 1);
 600
 601         put_bits(&pb, 1, !!mc->coupling_steps);
 602         if (mc->coupling_steps) {
 603             put_bits(&pb, 8, mc->coupling_steps - 1);
 604             for (j = 0; j < mc->coupling_steps; j++) {
 605                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->magnitude[j]);
 606                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->angle[j]);
 607             }
 608         }
 609
 610         put_bits(&pb, 2, 0); // reserved
 611
 612         if (mc->submaps > 1)
 613             for (j = 0; j < venc->channels; j++)
 614                 put_bits(&pb, 4, mc->mux[j]);
 615
 616         for (j = 0; j < mc->submaps; j++) {
 617             put_bits(&pb, 8, 0); // reserved time configuration
 618             put_bits(&pb, 8, mc->floor[j]);
 619             put_bits(&pb, 8, mc->residue[j]);
 620         }
 621     }
 622
 623     // modes
 624     put_bits(&pb, 6, venc->nmodes - 1);
 625     for (i = 0; i < venc->nmodes; i++) {
 626         put_bits(&pb, 1, venc->modes[i].blockflag);
 627         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved window type
 628         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved transform type
 629         put_bits(&pb, 8, venc->modes[i].mapping);
 630     }
 631
 632     put_bits(&pb, 1, 1); // framing
 633
 634     flush_put_bits(&pb);
 635     hlens[2] = put_bits_count(&pb) >> 3;
 636
 637     len = hlens[0] + hlens[1] + hlens[2];
 638     p = *out = av_mallocz(64 + len + len/255);
 639
 640     *p++ = 2;
 641     p += av_xiphlacing(p, hlens[0]);
 642     p += av_xiphlacing(p, hlens[1]);
 643     buffer_len = 0;
 644     for (i = 0; i < 3; i++) {
 645         memcpy(p, buffer + buffer_len, hlens[i]);
 646         p += hlens[i];
 647         buffer_len += hlens[i];
 648     }
 649
 650     return p - *out;
 651 }
 652
 653 static float get_floor_average(vorbis_enc_floor * fc, float *coeffs, int i)
 654 {
 655     int begin = fc->list[fc->list[FFMAX(i-1, 0)].sort].x;
 656     int end   = fc->list[fc->list[FFMIN(i+1, fc->values - 1)].sort].x;
 657     int j;
 658     float average = 0;
 659
 660     for (j = begin; j < end; j++)
 661         average += fabs(coeffs[j]);
 662     return average / (end - begin);
 663 }
 664
 665 static void floor_fit(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_floor *fc,
 666                       float *coeffs, uint_fast16_t *posts, int samples)
 667 {
 668     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
 669     int i;
 670     float tot_average = 0.;
 671     float averages[fc->values];
 672     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
 673         averages[i] = get_floor_average(fc, coeffs, i);
 674         tot_average += averages[i];
 675     }
 676     tot_average /= fc->values;
 677     tot_average /= venc->quality;
 678
 679     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
 680         int position  = fc->list[fc->list[i].sort].x;
 681         float average = averages[i];
 682         int j;
 683
 684         average *= pow(tot_average / average, 0.5) * pow(1.25, position/200.); // MAGIC!
 685         for (j = 0; j < range - 1; j++)
 686             if (ff_vorbis_floor1_inverse_db_table[j * fc->multiplier] > average)
 687                 break;
 688         posts[fc->list[i].sort] = j;
 689     }
 690 }
 691
 692 static int render_point(int x0, int y0, int x1, int y1, int x)
 693 {
 694     return y0 +  (x - x0) * (y1 - y0) / (x1 - x0);
 695 }
 696
 697 static void floor_encode(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_floor *fc,
 698                          PutBitContext *pb, uint_fast16_t *posts,
 699                          float *floor, int samples)
 700 {
 701     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
 702     int coded[fc->values]; // first 2 values are unused
 703     int i, counter;
 704
 705     put_bits(pb, 1, 1); // non zero
 706     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[0]);
 707     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[1]);
 708     coded[0] = coded[1] = 1;
 709
 710     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
 711         int predicted = render_point(fc->list[fc->list[i].low].x,
 712                                      posts[fc->list[i].low],
 713                                      fc->list[fc->list[i].high].x,
 714                                      posts[fc->list[i].high],
 715                                      fc->list[i].x);
 716         int highroom = range - predicted;
 717         int lowroom = predicted;
 718         int room = FFMIN(highroom, lowroom);
 719         if (predicted == posts[i]) {
 720             coded[i] = 0; // must be used later as flag!
 721             continue;
 722         } else {
 723             if (!coded[fc->list[i].low ])
 724                 coded[fc->list[i].low ] = -1;
 725             if (!coded[fc->list[i].high])
 726                 coded[fc->list[i].high] = -1;
 727         }
 728         if (posts[i] > predicted) {
 729             if (posts[i] - predicted > room)
 730                 coded[i] = posts[i] - predicted + lowroom;
 731             else
 732                 coded[i] = (posts[i] - predicted) << 1;
 733         } else {
 734             if (predicted - posts[i] > room)
 735                 coded[i] = predicted - posts[i] + highroom - 1;
 736             else
 737                 coded[i] = ((predicted - posts[i]) << 1) - 1;
 738         }
 739     }
 740
 741     counter = 2;
 742     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
 743         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[fc->partition_to_class[i]];
 744         int k, cval = 0, csub = 1<<c->subclass;
 745         if (c->subclass) {
 746             vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[c->masterbook];
 747             int cshift = 0;
 748             for (k = 0; k < c->dim; k++) {
 749                 int l;
 750                 for (l = 0; l < csub; l++) {
 751                     int maxval = 1;
 752                     if (c->books[l] != -1)
 753                         maxval = venc->codebooks[c->books[l]].nentries;
 754                     // coded could be -1, but this still works, cause that is 0
 755                     if (coded[counter + k] < maxval)
 756                         break;
 757                 }
 758                 assert(l != csub);
 759                 cval   |= l << cshift;
 760                 cshift += c->subclass;
 761             }
 762             put_codeword(pb, book, cval);
 763         }
 764         for (k = 0; k < c->dim; k++) {
 765             int book  = c->books[cval & (csub-1)];
 766             int entry = coded[counter++];
 767             cval >>= c->subclass;
 768             if (book == -1)
 769                 continue;
 770             if (entry == -1)
 771                 entry = 0;
 772             put_codeword(pb, &venc->codebooks[book], entry);
 773         }
 774     }
 775
 776     ff_vorbis_floor1_render_list(fc->list, fc->values, posts, coded,
 777                                  fc->multiplier, floor, samples);
 778 }
 779
 780 static float *put_vector(vorbis_enc_codebook *book, PutBitContext *pb,
 781                          float *num)
 782 {
 783     int i, entry = -1;
 784     float distance = FLT_MAX;
 785     assert(book->dimentions);
 786     for (i = 0; i < book->nentries; i++) {
 787         float * vec = book->dimentions + i * book->ndimentions, d = book->pow2[i];
 788         int j;
 789         if (!book->lens[i])
 790             continue;
 791         for (j = 0; j < book->ndimentions; j++)
 792             d -= vec[j] * num[j];
 793         if (distance > d) {
 794             entry    = i;
 795             distance = d;
 796         }
 797     }
 798     put_codeword(pb, book, entry);
 799     return &book->dimentions[entry * book->ndimentions];
 800 }
 801
 802 static void residue_encode(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_residue *rc,
 803                            PutBitContext *pb, float *coeffs, int samples,
 804                            int real_ch)
 805 {
 806     int pass, i, j, p, k;
 807     int psize      = rc->partition_size;
 808     int partitions = (rc->end - rc->begin) / psize;
 809     int channels   = (rc->type == 2) ? 1 : real_ch;
 810     int classes[channels][partitions];
 811     int classwords = venc->codebooks[rc->classbook].ndimentions;
 812
 813     assert(rc->type == 2);
 814     assert(real_ch == 2);
 815     for (p = 0; p < partitions; p++) {
 816         float max1 = 0., max2 = 0.;
 817         int s = rc->begin + p * psize;
 818         for (k = s; k < s + psize; k += 2) {
 819             max1 = FFMAX(max1, fabs(coeffs[          k / real_ch]));
 820             max2 = FFMAX(max2, fabs(coeffs[samples + k / real_ch]));
 821         }
 822
 823         for (i = 0; i < rc->classifications - 1; i++)
 824             if (max1 < rc->maxes[i][0] && max2 < rc->maxes[i][1])
 825                 break;
 826         classes[0][p] = i;
 827     }
 828
 829     for (pass = 0; pass < 8; pass++) {
 830         p = 0;
 831         while (p < partitions) {
 832             if (pass == 0)
 833                 for (j = 0; j < channels; j++) {
 834                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[rc->classbook];
 835                     int entry = 0;
 836                     for (i = 0; i < classwords; i++) {
 837                         entry *= rc->classifications;
 838                         entry += classes[j][p + i];
 839                     }
 840                     put_codeword(pb, book, entry);
 841                 }
 842             for (i = 0; i < classwords && p < partitions; i++, p++) {
 843                 for (j = 0; j < channels; j++) {
 844                     int nbook = rc->books[classes[j][p]][pass];
 845                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[nbook];
 846                     float *buf = coeffs + samples*j + rc->begin + p*psize;
 847                     if (nbook == -1)
 848                         continue;
 849
 850                     assert(rc->type == 0 || rc->type == 2);
 851                     assert(!(psize % book->ndimentions));
 852
 853                     if (rc->type == 0) {
 854                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimentions) {
 855                             float *a = put_vector(book, pb, &buf[k]);
 856                             int l;
 857                             for (l = 0; l < book->ndimentions; l++)
 858                                 buf[k + l] -= a[l];
 859                         }
 860                     } else {
 861                         int s = rc->begin + p * psize, a1, b1;
 862                         a1 = (s % real_ch) * samples;
 863                         b1 =  s / real_ch;
 864                         s  = real_ch * samples;
 865                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimentions) {
 866                             int dim, a2 = a1, b2 = b1;
 867                             float vec[book->ndimentions], *pv = vec;
 868                             for (dim = book->ndimentions; dim--; ) {
 869                                 *pv++ = coeffs[a2 + b2];
 870                                 if ((a2 += samples) == s) {
 871                                     a2 = 0;
 872                                     b2++;
 873                                 }
 874                             }
 875                             pv = put_vector(book, pb, vec);
 876                             for (dim = book->ndimentions; dim--; ) {
 877                                 coeffs[a1 + b1] -= *pv++;
 878                                 if ((a1 += samples) == s) {
 879                                     a1 = 0;
 880                                     b1++;
 881                                 }
 882                             }
 883                         }
 884                     }
 885                 }
 886             }
 887         }
 888     }
 889 }
 890
 891 static int apply_window_and_mdct(vorbis_enc_context *venc, signed short *audio,
 892                                  int samples)
 893 {
 894     int i, j, channel;
 895     const float * win = venc->win[0];
 896     int window_len = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
 897     float n = (float)(1 << venc->log2_blocksize[0]) / 4.;
 898     // FIXME use dsp
 899
 900     if (!venc->have_saved && !samples)
 901         return 0;
 902
 903     if (venc->have_saved) {
 904         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
 905             memcpy(venc->samples + channel * window_len * 2,
 906                    venc->saved + channel * window_len, sizeof(float) * window_len);
 907     } else {
 908         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
 909             memset(venc->samples + channel * window_len * 2, 0,
 910                    sizeof(float) * window_len);
 911     }
 912
 913     if (samples) {
 914         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
 915             float * offset = venc->samples + channel*window_len*2 + window_len;
 916             j = channel;
 917             for (i = 0; i < samples; i++, j += venc->channels)
 918                 offset[i] = -audio[j] / 32768. / n * win[window_len - i - 1]; //FIXME find out why the sign has to be fliped
 919         }
 920     } else {
 921         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
 922             memset(venc->samples + channel * window_len * 2 + window_len,
 923                    0, sizeof(float) * window_len);
 924     }
 925
 926     for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
 927         ff_mdct_calc(&venc->mdct[0], venc->coeffs + channel * window_len,
 928                      venc->samples + channel * window_len * 2);
 929
 930     if (samples) {
 931         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
 932             float *offset = venc->saved + channel * window_len;
 933             j = channel;
 934             for (i = 0; i < samples; i++, j += venc->channels)
 935                 offset[i] = -audio[j] / 32768. / n * win[i]; //FIXME find out why the sign has to be fliped
 936         }
 937         venc->have_saved = 1;
 938     } else {
 939         venc->have_saved = 0;
 940     }
 941     return 1;
 942 }
 943
 944 static av_cold int vorbis_encode_init(AVCodecContext *avccontext)
 945 {
 946     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
 947
 948     if (avccontext->channels != 2) {
 949         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "Current FFmpeg Vorbis encoder only supports 2 channels.\n");
 950         return -1;
 951     }
 952
 953     create_vorbis_context(venc, avccontext);
 954
 955     if (avccontext->flags & CODEC_FLAG_QSCALE)
 956         venc->quality = avccontext->global_quality / (float)FF_QP2LAMBDA / 10.;
 957     else
 958         venc->quality = 1.;
 959     venc->quality *= venc->quality;
 960
 961     avccontext->extradata_size = put_main_header(venc, (uint8_t**)&avccontext->extradata);
 962
 963     avccontext->frame_size     = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
 964
 965     avccontext->coded_frame            = avcodec_alloc_frame();
 966     avccontext->coded_frame->key_frame = 1;
 967
 968     return 0;
 969 }
 970
 971 static int vorbis_encode_frame(AVCodecContext *avccontext,
 972                                unsigned char *packets,
 973                                int buf_size, void *data)
 974 {
 975     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
 976     signed short *audio = data;
 977     int samples = data ? avccontext->frame_size : 0;
 978     vorbis_enc_mode *mode;
 979     vorbis_enc_mapping *mapping;
 980     PutBitContext pb;
 981     int i;
 982
 983     if (!apply_window_and_mdct(venc, audio, samples))
 984         return 0;
 985     samples = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
 986
 987     init_put_bits(&pb, packets, buf_size);
 988
 989     put_bits(&pb, 1, 0); // magic bit
 990
 991     put_bits(&pb, ilog(venc->nmodes - 1), 0); // 0 bits, the mode
 992
 993     mode    = &venc->modes[0];
 994     mapping = &venc->mappings[mode->mapping];
 995     if (mode->blockflag) {
 996         put_bits(&pb, 1, 0);
 997         put_bits(&pb, 1, 0);
 998     }
 999
1000     for (i = 0; i < venc->channels; i++) {
1001         vorbis_enc_floor *fc = &venc->floors[mapping->floor[mapping->mux[i]]];
1002         uint_fast16_t posts[fc->values];
1003         floor_fit(venc, fc, &venc->coeffs[i * samples], posts, samples);
1004         floor_encode(venc, fc, &pb, posts, &venc->floor[i * samples], samples);
1005     }
1006
1007     for (i = 0; i < venc->channels * samples; i++)
1008         venc->coeffs[i] /= venc->floor[i];
1009
1010     for (i = 0; i < mapping->coupling_steps; i++) {
1011         float *mag = venc->coeffs + mapping->magnitude[i] * samples;
1012         float *ang = venc->coeffs + mapping->angle[i]     * samples;
1013         int j;
1014         for (j = 0; j < samples; j++) {
1015             float a = ang[j];
1016             ang[j] -= mag[j];
1017             if (mag[j] > 0)
1018                 ang[j] = -ang[j];
1019             if (ang[j] < 0)
1020                 mag[j] = a;
1021         }
1022     }
1023
1024     residue_encode(venc, &venc->residues[mapping->residue[mapping->mux[0]]],
1025                    &pb, venc->coeffs, samples, venc->channels);
1026
1027     avccontext->coded_frame->pts = venc->sample_count;
1028     venc->sample_count += avccontext->frame_size;
1029     flush_put_bits(&pb);
1030     return put_bits_count(&pb) >> 3;
1031 }
1032
1033
1034 static av_cold int vorbis_encode_close(AVCodecContext *avccontext)
1035 {
1036     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
1037     int i;
1038
1039     if (venc->codebooks)
1040         for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++) {
1041             av_freep(&venc->codebooks[i].lens);
1042             av_freep(&venc->codebooks[i].codewords);
1043             av_freep(&venc->codebooks[i].quantlist);
1044             av_freep(&venc->codebooks[i].dimentions);
1045             av_freep(&venc->codebooks[i].pow2);
1046         }
1047     av_freep(&venc->codebooks);
1048
1049     if (venc->floors)
1050         for (i = 0; i < venc->nfloors; i++) {
1051             int j;
1052             if (venc->floors[i].classes)
1053                 for (j = 0; j < venc->floors[i].nclasses; j++)
1054                     av_freep(&venc->floors[i].classes[j].books);
1055             av_freep(&venc->floors[i].classes);
1056             av_freep(&venc->floors[i].partition_to_class);
1057             av_freep(&venc->floors[i].list);
1058         }
1059     av_freep(&venc->floors);
1060
1061     if (venc->residues)
1062         for (i = 0; i < venc->nresidues; i++) {
1063             av_freep(&venc->residues[i].books);
1064             av_freep(&venc->residues[i].maxes);
1065         }
1066     av_freep(&venc->residues);
1067
1068     if (venc->mappings)
1069         for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
1070             av_freep(&venc->mappings[i].mux);
1071             av_freep(&venc->mappings[i].floor);
1072             av_freep(&venc->mappings[i].residue);
1073             av_freep(&venc->mappings[i].magnitude);
1074             av_freep(&venc->mappings[i].angle);
1075         }
1076     av_freep(&venc->mappings);
1077
1078     av_freep(&venc->modes);
1079
1080     av_freep(&venc->saved);
1081     av_freep(&venc->samples);
1082     av_freep(&venc->floor);
1083     av_freep(&venc->coeffs);
1084
1085     ff_mdct_end(&venc->mdct[0]);
1086     ff_mdct_end(&venc->mdct[1]);
1087
1088     av_freep(&avccontext->coded_frame);
1089     av_freep(&avccontext->extradata);
1090
1091     return 0 ;
1092 }
1093
1094 AVCodec vorbis_encoder = {
1095     "vorbis",
1096     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1097     CODEC_ID_VORBIS,
1098     sizeof(vorbis_enc_context),
1099     vorbis_encode_init,
1100     vorbis_encode_frame,
1101     vorbis_encode_close,
1102     .capabilities= CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
1103     .sample_fmts = (const enum SampleFormat[]){SAMPLE_FMT_S16,SAMPLE_FMT_NONE},
1104     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Vorbis"),
1105 };