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 "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 #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 void 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     put_bits(pb, cb->lens[entry], cb->codewords[entry]);
 147 }
 148
 149 static int cb_lookup_vals(int lookup, int dimentions, int entries)
 150 {
 151     if (lookup == 1)
 152         return ff_vorbis_nth_root(entries, dimentions);
 153     else if (lookup == 2)
 154         return dimentions *entries;
 155     return 0;
 156 }
 157
 158 static void ready_codebook(vorbis_enc_codebook *cb)
 159 {
 160     int i;
 161
 162     ff_vorbis_len2vlc(cb->lens, cb->codewords, cb->nentries);
 163
 164     if (!cb->lookup) {
 165         cb->pow2 = cb->dimentions = NULL;
 166     } else {
 167         int vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
 168         cb->dimentions = av_malloc(sizeof(float) * cb->nentries * cb->ndimentions);
 169         cb->pow2 = av_mallocz(sizeof(float) * cb->nentries);
 170         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
 171             float last = 0;
 172             int j;
 173             int div = 1;
 174             for (j = 0; j < cb->ndimentions; j++) {
 175                 int off;
 176                 if (cb->lookup == 1)
 177                     off = (i / div) % vals; // lookup type 1
 178                 else
 179                     off = i * cb->ndimentions + j; // lookup type 2
 180
 181                 cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j] = last + cb->min + cb->quantlist[off] * cb->delta;
 182                 if (cb->seq_p)
 183                     last = cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j];
 184                 cb->pow2[i] += cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j] * cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j];
 185                 div *= vals;
 186             }
 187             cb->pow2[i] /= 2.;
 188         }
 189     }
 190 }
 191
 192 static void ready_residue(vorbis_enc_residue *rc, vorbis_enc_context *venc)
 193 {
 194     int i;
 195     assert(rc->type == 2);
 196     rc->maxes = av_mallocz(sizeof(float[2]) * rc->classifications);
 197     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
 198         int j;
 199         vorbis_enc_codebook * cb;
 200         for (j = 0; j < 8; j++)
 201             if (rc->books[i][j] != -1)
 202                 break;
 203         if (j == 8) // zero
 204             continue;
 205         cb = &venc->codebooks[rc->books[i][j]];
 206         assert(cb->ndimentions >= 2);
 207         assert(cb->lookup);
 208
 209         for (j = 0; j < cb->nentries; j++) {
 210             float a;
 211             if (!cb->lens[j])
 212                 continue;
 213             a = fabs(cb->dimentions[j * cb->ndimentions]);
 214             if (a > rc->maxes[i][0])
 215                 rc->maxes[i][0] = a;
 216             a = fabs(cb->dimentions[j * cb->ndimentions + 1]);
 217             if (a > rc->maxes[i][1])
 218                 rc->maxes[i][1] = a;
 219         }
 220     }
 221     // small bias
 222     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
 223         rc->maxes[i][0] += 0.8;
 224         rc->maxes[i][1] += 0.8;
 225     }
 226 }
 227
 228 static void create_vorbis_context(vorbis_enc_context *venc,
 229                                   AVCodecContext *avccontext)
 230 {
 231     vorbis_enc_floor   *fc;
 232     vorbis_enc_residue *rc;
 233     vorbis_enc_mapping *mc;
 234     int i, book;
 235
 236     venc->channels    = avccontext->channels;
 237     venc->sample_rate = avccontext->sample_rate;
 238     venc->log2_blocksize[0] = venc->log2_blocksize[1] = 11;
 239
 240     venc->ncodebooks = FF_ARRAY_ELEMS(cvectors);
 241     venc->codebooks  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_codebook) * venc->ncodebooks);
 242
 243     // codebook 0..14 - floor1 book, values 0..255
 244     // codebook 15 residue masterbook
 245     // codebook 16..29 residue
 246     for (book = 0; book < venc->ncodebooks; book++) {
 247         vorbis_enc_codebook *cb = &venc->codebooks[book];
 248         int vals;
 249         cb->ndimentions = cvectors[book].dim;
 250         cb->nentries    = cvectors[book].real_len;
 251         cb->min         = cvectors[book].min;
 252         cb->delta       = cvectors[book].delta;
 253         cb->lookup      = cvectors[book].lookup;
 254         cb->seq_p       = 0;
 255
 256         cb->lens      = av_malloc(sizeof(uint8_t)  * cb->nentries);
 257         cb->codewords = av_malloc(sizeof(uint32_t) * cb->nentries);
 258         memcpy(cb->lens, cvectors[book].clens, cvectors[book].len);
 259         memset(cb->lens + cvectors[book].len, 0, cb->nentries - cvectors[book].len);
 260
 261         if (cb->lookup) {
 262             vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
 263             cb->quantlist = av_malloc(sizeof(int) * vals);
 264             for (i = 0; i < vals; i++)
 265                 cb->quantlist[i] = cvectors[book].quant[i];
 266         } else {
 267             cb->quantlist = NULL;
 268         }
 269         ready_codebook(cb);
 270     }
 271
 272     venc->nfloors = 1;
 273     venc->floors  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor) * venc->nfloors);
 274
 275     // just 1 floor
 276     fc = &venc->floors[0];
 277     fc->partitions         = NUM_FLOOR_PARTITIONS;
 278     fc->partition_to_class = av_malloc(sizeof(int) * fc->partitions);
 279     fc->nclasses           = 0;
 280     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
 281         static const int a[] = {0, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4};
 282         fc->partition_to_class[i] = a[i];
 283         fc->nclasses = FFMAX(fc->nclasses, fc->partition_to_class[i]);
 284     }
 285     fc->nclasses++;
 286     fc->classes = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor_class) * fc->nclasses);
 287     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
 288         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[i];
 289         int j, books;
 290         c->dim        = floor_classes[i].dim;
 291         c->subclass   = floor_classes[i].subclass;
 292         c->masterbook = floor_classes[i].masterbook;
 293         books         = (1 << c->subclass);
 294         c->books      = av_malloc(sizeof(int) * books);
 295         for (j = 0; j < books; j++)
 296             c->books[j] = floor_classes[i].nbooks[j];
 297     }
 298     fc->multiplier = 2;
 299     fc->rangebits  = venc->log2_blocksize[0] - 1;
 300
 301     fc->values = 2;
 302     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
 303         fc->values += fc->classes[fc->partition_to_class[i]].dim;
 304
 305     fc->list = av_malloc(sizeof(vorbis_floor1_entry) * fc->values);
 306     fc->list[0].x = 0;
 307     fc->list[1].x = 1 << fc->rangebits;
 308     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
 309         static const int a[] = {
 310              93, 23,372,  6, 46,186,750, 14, 33, 65,
 311             130,260,556,  3, 10, 18, 28, 39, 55, 79,
 312             111,158,220,312,464,650,850
 313         };
 314         fc->list[i].x = a[i - 2];
 315     }
 316     ff_vorbis_ready_floor1_list(fc->list, fc->values);
 317
 318     venc->nresidues = 1;
 319     venc->residues  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_residue) * venc->nresidues);
 320
 321     // single residue
 322     rc = &venc->residues[0];
 323     rc->type            = 2;
 324     rc->begin           = 0;
 325     rc->end             = 1600;
 326     rc->partition_size  = 32;
 327     rc->classifications = 10;
 328     rc->classbook       = 15;
 329     rc->books           = av_malloc(sizeof(*rc->books) * rc->classifications);
 330     {
 331         static const int8_t a[10][8] = {
 332             { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
 333             { -1, -1, 16, -1, -1, -1, -1, -1, },
 334             { -1, -1, 17, -1, -1, -1, -1, -1, },
 335             { -1, -1, 18, -1, -1, -1, -1, -1, },
 336             { -1, -1, 19, -1, -1, -1, -1, -1, },
 337             { -1, -1, 20, -1, -1, -1, -1, -1, },
 338             { -1, -1, 21, -1, -1, -1, -1, -1, },
 339             { 22, 23, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
 340             { 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
 341             { 26, 27, 28, -1, -1, -1, -1, -1, },
 342         };
 343         memcpy(rc->books, a, sizeof a);
 344     }
 345     ready_residue(rc, venc);
 346
 347     venc->nmappings = 1;
 348     venc->mappings  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mapping) * venc->nmappings);
 349
 350     // single mapping
 351     mc = &venc->mappings[0];
 352     mc->submaps = 1;
 353     mc->mux     = av_malloc(sizeof(int) * venc->channels);
 354     for (i = 0; i < venc->channels; i++)
 355         mc->mux[i] = 0;
 356     mc->floor   = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
 357     mc->residue = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
 358     for (i = 0; i < mc->submaps; i++) {
 359         mc->floor[i]   = 0;
 360         mc->residue[i] = 0;
 361     }
 362     mc->coupling_steps = venc->channels == 2 ? 1 : 0;
 363     mc->magnitude      = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
 364     mc->angle          = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
 365     if (mc->coupling_steps) {
 366         mc->magnitude[0] = 0;
 367         mc->angle[0]     = 1;
 368     }
 369
 370     venc->nmodes = 1;
 371     venc->modes  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mode) * venc->nmodes);
 372
 373     // single mode
 374     venc->modes[0].blockflag = 0;
 375     venc->modes[0].mapping   = 0;
 376
 377     venc->have_saved = 0;
 378     venc->saved      = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
 379     venc->samples    = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]));
 380     venc->floor      = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
 381     venc->coeffs     = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
 382
 383     venc->win[0] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[0] - 6];
 384     venc->win[1] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[1] - 6];
 385
 386     ff_mdct_init(&venc->mdct[0], venc->log2_blocksize[0], 0, 1.0);
 387     ff_mdct_init(&venc->mdct[1], venc->log2_blocksize[1], 0, 1.0);
 388 }
 389
 390 static void put_float(PutBitContext *pb, float f)
 391 {
 392     int exp, mant;
 393     uint32_t res = 0;
 394     mant = (int)ldexp(frexp(f, &exp), 20);
 395     exp += 788 - 20;
 396     if (mant < 0) {
 397         res |= (1U << 31);
 398         mant = -mant;
 399     }
 400     res |= mant | (exp << 21);
 401     put_bits32(pb, res);
 402 }
 403
 404 static void put_codebook_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_codebook *cb)
 405 {
 406     int i;
 407     int ordered = 0;
 408
 409     put_bits(pb, 24, 0x564342); //magic
 410     put_bits(pb, 16, cb->ndimentions);
 411     put_bits(pb, 24, cb->nentries);
 412
 413     for (i = 1; i < cb->nentries; i++)
 414         if (cb->lens[i] < cb->lens[i-1])
 415             break;
 416     if (i == cb->nentries)
 417         ordered = 1;
 418
 419     put_bits(pb, 1, ordered);
 420     if (ordered) {
 421         int len = cb->lens[0];
 422         put_bits(pb, 5, len - 1);
 423         i = 0;
 424         while (i < cb->nentries) {
 425             int j;
 426             for (j = 0; j+i < cb->nentries; j++)
 427                 if (cb->lens[j+i] != len)
 428                     break;
 429             put_bits(pb, ilog(cb->nentries - i), j);
 430             i += j;
 431             len++;
 432         }
 433     } else {
 434         int sparse = 0;
 435         for (i = 0; i < cb->nentries; i++)
 436             if (!cb->lens[i])
 437                 break;
 438         if (i != cb->nentries)
 439             sparse = 1;
 440         put_bits(pb, 1, sparse);
 441
 442         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
 443             if (sparse)
 444                 put_bits(pb, 1, !!cb->lens[i]);
 445             if (cb->lens[i])
 446                 put_bits(pb, 5, cb->lens[i] - 1);
 447         }
 448     }
 449
 450     put_bits(pb, 4, cb->lookup);
 451     if (cb->lookup) {
 452         int tmp  = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
 453         int bits = ilog(cb->quantlist[0]);
 454
 455         for (i = 1; i < tmp; i++)
 456             bits = FFMAX(bits, ilog(cb->quantlist[i]));
 457
 458         put_float(pb, cb->min);
 459         put_float(pb, cb->delta);
 460
 461         put_bits(pb, 4, bits - 1);
 462         put_bits(pb, 1, cb->seq_p);
 463
 464         for (i = 0; i < tmp; i++)
 465             put_bits(pb, bits, cb->quantlist[i]);
 466     }
 467 }
 468
 469 static void put_floor_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_floor *fc)
 470 {
 471     int i;
 472
 473     put_bits(pb, 16, 1); // type, only floor1 is supported
 474
 475     put_bits(pb, 5, fc->partitions);
 476
 477     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
 478         put_bits(pb, 4, fc->partition_to_class[i]);
 479
 480     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
 481         int j, books;
 482
 483         put_bits(pb, 3, fc->classes[i].dim - 1);
 484         put_bits(pb, 2, fc->classes[i].subclass);
 485
 486         if (fc->classes[i].subclass)
 487             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].masterbook);
 488
 489         books = (1 << fc->classes[i].subclass);
 490
 491         for (j = 0; j < books; j++)
 492             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].books[j] + 1);
 493     }
 494
 495     put_bits(pb, 2, fc->multiplier - 1);
 496     put_bits(pb, 4, fc->rangebits);
 497
 498     for (i = 2; i < fc->values; i++)
 499         put_bits(pb, fc->rangebits, fc->list[i].x);
 500 }
 501
 502 static void put_residue_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_residue *rc)
 503 {
 504     int i;
 505
 506     put_bits(pb, 16, rc->type);
 507
 508     put_bits(pb, 24, rc->begin);
 509     put_bits(pb, 24, rc->end);
 510     put_bits(pb, 24, rc->partition_size - 1);
 511     put_bits(pb, 6, rc->classifications - 1);
 512     put_bits(pb, 8, rc->classbook);
 513
 514     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
 515         int j, tmp = 0;
 516         for (j = 0; j < 8; j++)
 517             tmp |= (rc->books[i][j] != -1) << j;
 518
 519         put_bits(pb, 3, tmp & 7);
 520         put_bits(pb, 1, tmp > 7);
 521
 522         if (tmp > 7)
 523             put_bits(pb, 5, tmp >> 3);
 524     }
 525
 526     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
 527         int j;
 528         for (j = 0; j < 8; j++)
 529             if (rc->books[i][j] != -1)
 530                 put_bits(pb, 8, rc->books[i][j]);
 531     }
 532 }
 533
 534 static int put_main_header(vorbis_enc_context *venc, uint8_t **out)
 535 {
 536     int i;
 537     PutBitContext pb;
 538     uint8_t buffer[50000] = {0}, *p = buffer;
 539     int buffer_len = sizeof buffer;
 540     int len, hlens[3];
 541
 542     // identification header
 543     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
 544     put_bits(&pb, 8, 1); //magic
 545     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
 546         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
 547     put_bits32(&pb, 0); // version
 548     put_bits(&pb,  8, venc->channels);
 549     put_bits32(&pb, venc->sample_rate);
 550     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
 551     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
 552     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
 553     put_bits(&pb,  4, venc->log2_blocksize[0]);
 554     put_bits(&pb,  4, venc->log2_blocksize[1]);
 555     put_bits(&pb,  1, 1); // framing
 556
 557     flush_put_bits(&pb);
 558     hlens[0] = put_bits_count(&pb) >> 3;
 559     buffer_len -= hlens[0];
 560     p += hlens[0];
 561
 562     // comment header
 563     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
 564     put_bits(&pb, 8, 3); //magic
 565     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
 566         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
 567     put_bits32(&pb, 0); // vendor length TODO
 568     put_bits32(&pb, 0); // amount of comments
 569     put_bits(&pb,  1, 1); // framing
 570
 571     flush_put_bits(&pb);
 572     hlens[1] = put_bits_count(&pb) >> 3;
 573     buffer_len -= hlens[1];
 574     p += hlens[1];
 575
 576     // setup header
 577     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
 578     put_bits(&pb, 8, 5); //magic
 579     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
 580         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
 581
 582     // codebooks
 583     put_bits(&pb, 8, venc->ncodebooks - 1);
 584     for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++)
 585         put_codebook_header(&pb, &venc->codebooks[i]);
 586
 587     // time domain, reserved, zero
 588     put_bits(&pb,  6, 0);
 589     put_bits(&pb, 16, 0);
 590
 591     // floors
 592     put_bits(&pb, 6, venc->nfloors - 1);
 593     for (i = 0; i < venc->nfloors; i++)
 594         put_floor_header(&pb, &venc->floors[i]);
 595
 596     // residues
 597     put_bits(&pb, 6, venc->nresidues - 1);
 598     for (i = 0; i < venc->nresidues; i++)
 599         put_residue_header(&pb, &venc->residues[i]);
 600
 601     // mappings
 602     put_bits(&pb, 6, venc->nmappings - 1);
 603     for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
 604         vorbis_enc_mapping *mc = &venc->mappings[i];
 605         int j;
 606         put_bits(&pb, 16, 0); // mapping type
 607
 608         put_bits(&pb, 1, mc->submaps > 1);
 609         if (mc->submaps > 1)
 610             put_bits(&pb, 4, mc->submaps - 1);
 611
 612         put_bits(&pb, 1, !!mc->coupling_steps);
 613         if (mc->coupling_steps) {
 614             put_bits(&pb, 8, mc->coupling_steps - 1);
 615             for (j = 0; j < mc->coupling_steps; j++) {
 616                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->magnitude[j]);
 617                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->angle[j]);
 618             }
 619         }
 620
 621         put_bits(&pb, 2, 0); // reserved
 622
 623         if (mc->submaps > 1)
 624             for (j = 0; j < venc->channels; j++)
 625                 put_bits(&pb, 4, mc->mux[j]);
 626
 627         for (j = 0; j < mc->submaps; j++) {
 628             put_bits(&pb, 8, 0); // reserved time configuration
 629             put_bits(&pb, 8, mc->floor[j]);
 630             put_bits(&pb, 8, mc->residue[j]);
 631         }
 632     }
 633
 634     // modes
 635     put_bits(&pb, 6, venc->nmodes - 1);
 636     for (i = 0; i < venc->nmodes; i++) {
 637         put_bits(&pb, 1, venc->modes[i].blockflag);
 638         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved window type
 639         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved transform type
 640         put_bits(&pb, 8, venc->modes[i].mapping);
 641     }
 642
 643     put_bits(&pb, 1, 1); // framing
 644
 645     flush_put_bits(&pb);
 646     hlens[2] = put_bits_count(&pb) >> 3;
 647
 648     len = hlens[0] + hlens[1] + hlens[2];
 649     p = *out = av_mallocz(64 + len + len/255);
 650
 651     *p++ = 2;
 652     p += av_xiphlacing(p, hlens[0]);
 653     p += av_xiphlacing(p, hlens[1]);
 654     buffer_len = 0;
 655     for (i = 0; i < 3; i++) {
 656         memcpy(p, buffer + buffer_len, hlens[i]);
 657         p += hlens[i];
 658         buffer_len += hlens[i];
 659     }
 660
 661     return p - *out;
 662 }
 663
 664 static float get_floor_average(vorbis_enc_floor * fc, float *coeffs, int i)
 665 {
 666     int begin = fc->list[fc->list[FFMAX(i-1, 0)].sort].x;
 667     int end   = fc->list[fc->list[FFMIN(i+1, fc->values - 1)].sort].x;
 668     int j;
 669     float average = 0;
 670
 671     for (j = begin; j < end; j++)
 672         average += fabs(coeffs[j]);
 673     return average / (end - begin);
 674 }
 675
 676 static void floor_fit(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_floor *fc,
 677                       float *coeffs, uint16_t *posts, int samples)
 678 {
 679     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
 680     int i;
 681     float tot_average = 0.;
 682     float averages[MAX_FLOOR_VALUES];
 683     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
 684         averages[i] = get_floor_average(fc, coeffs, i);
 685         tot_average += averages[i];
 686     }
 687     tot_average /= fc->values;
 688     tot_average /= venc->quality;
 689
 690     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
 691         int position  = fc->list[fc->list[i].sort].x;
 692         float average = averages[i];
 693         int j;
 694
 695         average = sqrt(tot_average * average) * pow(1.25f, position*0.005f); // MAGIC!
 696         for (j = 0; j < range - 1; j++)
 697             if (ff_vorbis_floor1_inverse_db_table[j * fc->multiplier] > average)
 698                 break;
 699         posts[fc->list[i].sort] = j;
 700     }
 701 }
 702
 703 static int render_point(int x0, int y0, int x1, int y1, int x)
 704 {
 705     return y0 +  (x - x0) * (y1 - y0) / (x1 - x0);
 706 }
 707
 708 static void floor_encode(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_floor *fc,
 709                          PutBitContext *pb, uint16_t *posts,
 710                          float *floor, int samples)
 711 {
 712     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
 713     int coded[MAX_FLOOR_VALUES]; // first 2 values are unused
 714     int i, counter;
 715
 716     put_bits(pb, 1, 1); // non zero
 717     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[0]);
 718     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[1]);
 719     coded[0] = coded[1] = 1;
 720
 721     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
 722         int predicted = render_point(fc->list[fc->list[i].low].x,
 723                                      posts[fc->list[i].low],
 724                                      fc->list[fc->list[i].high].x,
 725                                      posts[fc->list[i].high],
 726                                      fc->list[i].x);
 727         int highroom = range - predicted;
 728         int lowroom = predicted;
 729         int room = FFMIN(highroom, lowroom);
 730         if (predicted == posts[i]) {
 731             coded[i] = 0; // must be used later as flag!
 732             continue;
 733         } else {
 734             if (!coded[fc->list[i].low ])
 735                 coded[fc->list[i].low ] = -1;
 736             if (!coded[fc->list[i].high])
 737                 coded[fc->list[i].high] = -1;
 738         }
 739         if (posts[i] > predicted) {
 740             if (posts[i] - predicted > room)
 741                 coded[i] = posts[i] - predicted + lowroom;
 742             else
 743                 coded[i] = (posts[i] - predicted) << 1;
 744         } else {
 745             if (predicted - posts[i] > room)
 746                 coded[i] = predicted - posts[i] + highroom - 1;
 747             else
 748                 coded[i] = ((predicted - posts[i]) << 1) - 1;
 749         }
 750     }
 751
 752     counter = 2;
 753     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
 754         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[fc->partition_to_class[i]];
 755         int k, cval = 0, csub = 1<<c->subclass;
 756         if (c->subclass) {
 757             vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[c->masterbook];
 758             int cshift = 0;
 759             for (k = 0; k < c->dim; k++) {
 760                 int l;
 761                 for (l = 0; l < csub; l++) {
 762                     int maxval = 1;
 763                     if (c->books[l] != -1)
 764                         maxval = venc->codebooks[c->books[l]].nentries;
 765                     // coded could be -1, but this still works, cause that is 0
 766                     if (coded[counter + k] < maxval)
 767                         break;
 768                 }
 769                 assert(l != csub);
 770                 cval   |= l << cshift;
 771                 cshift += c->subclass;
 772             }
 773             put_codeword(pb, book, cval);
 774         }
 775         for (k = 0; k < c->dim; k++) {
 776             int book  = c->books[cval & (csub-1)];
 777             int entry = coded[counter++];
 778             cval >>= c->subclass;
 779             if (book == -1)
 780                 continue;
 781             if (entry == -1)
 782                 entry = 0;
 783             put_codeword(pb, &venc->codebooks[book], entry);
 784         }
 785     }
 786
 787     ff_vorbis_floor1_render_list(fc->list, fc->values, posts, coded,
 788                                  fc->multiplier, floor, samples);
 789 }
 790
 791 static float *put_vector(vorbis_enc_codebook *book, PutBitContext *pb,
 792                          float *num)
 793 {
 794     int i, entry = -1;
 795     float distance = FLT_MAX;
 796     assert(book->dimentions);
 797     for (i = 0; i < book->nentries; i++) {
 798         float * vec = book->dimentions + i * book->ndimentions, d = book->pow2[i];
 799         int j;
 800         if (!book->lens[i])
 801             continue;
 802         for (j = 0; j < book->ndimentions; j++)
 803             d -= vec[j] * num[j];
 804         if (distance > d) {
 805             entry    = i;
 806             distance = d;
 807         }
 808     }
 809     put_codeword(pb, book, entry);
 810     return &book->dimentions[entry * book->ndimentions];
 811 }
 812
 813 static void residue_encode(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_residue *rc,
 814                            PutBitContext *pb, float *coeffs, int samples,
 815                            int real_ch)
 816 {
 817     int pass, i, j, p, k;
 818     int psize      = rc->partition_size;
 819     int partitions = (rc->end - rc->begin) / psize;
 820     int channels   = (rc->type == 2) ? 1 : real_ch;
 821     int classes[MAX_CHANNELS][NUM_RESIDUE_PARTITIONS];
 822     int classwords = venc->codebooks[rc->classbook].ndimentions;
 823
 824     assert(rc->type == 2);
 825     assert(real_ch == 2);
 826     for (p = 0; p < partitions; p++) {
 827         float max1 = 0., max2 = 0.;
 828         int s = rc->begin + p * psize;
 829         for (k = s; k < s + psize; k += 2) {
 830             max1 = FFMAX(max1, fabs(coeffs[          k / real_ch]));
 831             max2 = FFMAX(max2, fabs(coeffs[samples + k / real_ch]));
 832         }
 833
 834         for (i = 0; i < rc->classifications - 1; i++)
 835             if (max1 < rc->maxes[i][0] && max2 < rc->maxes[i][1])
 836                 break;
 837         classes[0][p] = i;
 838     }
 839
 840     for (pass = 0; pass < 8; pass++) {
 841         p = 0;
 842         while (p < partitions) {
 843             if (pass == 0)
 844                 for (j = 0; j < channels; j++) {
 845                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[rc->classbook];
 846                     int entry = 0;
 847                     for (i = 0; i < classwords; i++) {
 848                         entry *= rc->classifications;
 849                         entry += classes[j][p + i];
 850                     }
 851                     put_codeword(pb, book, entry);
 852                 }
 853             for (i = 0; i < classwords && p < partitions; i++, p++) {
 854                 for (j = 0; j < channels; j++) {
 855                     int nbook = rc->books[classes[j][p]][pass];
 856                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[nbook];
 857                     float *buf = coeffs + samples*j + rc->begin + p*psize;
 858                     if (nbook == -1)
 859                         continue;
 860
 861                     assert(rc->type == 0 || rc->type == 2);
 862                     assert(!(psize % book->ndimentions));
 863
 864                     if (rc->type == 0) {
 865                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimentions) {
 866                             float *a = put_vector(book, pb, &buf[k]);
 867                             int l;
 868                             for (l = 0; l < book->ndimentions; l++)
 869                                 buf[k + l] -= a[l];
 870                         }
 871                     } else {
 872                         int s = rc->begin + p * psize, a1, b1;
 873                         a1 = (s % real_ch) * samples;
 874                         b1 =  s / real_ch;
 875                         s  = real_ch * samples;
 876                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimentions) {
 877                             int dim, a2 = a1, b2 = b1;
 878                             float vec[MAX_CODEBOOK_DIM], *pv = vec;
 879                             for (dim = book->ndimentions; dim--; ) {
 880                                 *pv++ = coeffs[a2 + b2];
 881                                 if ((a2 += samples) == s) {
 882                                     a2 = 0;
 883                                     b2++;
 884                                 }
 885                             }
 886                             pv = put_vector(book, pb, vec);
 887                             for (dim = book->ndimentions; dim--; ) {
 888                                 coeffs[a1 + b1] -= *pv++;
 889                                 if ((a1 += samples) == s) {
 890                                     a1 = 0;
 891                                     b1++;
 892                                 }
 893                             }
 894                         }
 895                     }
 896                 }
 897             }
 898         }
 899     }
 900 }
 901
 902 static int apply_window_and_mdct(vorbis_enc_context *venc, const signed short *audio,
 903                                  int samples)
 904 {
 905     int i, j, channel;
 906     const float * win = venc->win[0];
 907     int window_len = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
 908     float n = (float)(1 << venc->log2_blocksize[0]) / 4.;
 909     // FIXME use dsp
 910
 911     if (!venc->have_saved && !samples)
 912         return 0;
 913
 914     if (venc->have_saved) {
 915         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
 916             memcpy(venc->samples + channel * window_len * 2,
 917                    venc->saved + channel * window_len, sizeof(float) * window_len);
 918     } else {
 919         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
 920             memset(venc->samples + channel * window_len * 2, 0,
 921                    sizeof(float) * window_len);
 922     }
 923
 924     if (samples) {
 925         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
 926             float * offset = venc->samples + channel*window_len*2 + window_len;
 927             j = channel;
 928             for (i = 0; i < samples; i++, j += venc->channels)
 929                 offset[i] = audio[j] / 32768. / n * win[window_len - i - 1];
 930         }
 931     } else {
 932         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
 933             memset(venc->samples + channel * window_len * 2 + window_len,
 934                    0, sizeof(float) * window_len);
 935     }
 936
 937     for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
 938         venc->mdct[0].mdct_calc(&venc->mdct[0], venc->coeffs + channel * window_len,
 939                      venc->samples + channel * window_len * 2);
 940
 941     if (samples) {
 942         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
 943             float *offset = venc->saved + channel * window_len;
 944             j = channel;
 945             for (i = 0; i < samples; i++, j += venc->channels)
 946                 offset[i] = audio[j] / 32768. / n * win[i];
 947         }
 948         venc->have_saved = 1;
 949     } else {
 950         venc->have_saved = 0;
 951     }
 952     return 1;
 953 }
 954
 955 static av_cold int vorbis_encode_init(AVCodecContext *avccontext)
 956 {
 957     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
 958
 959     if (avccontext->channels != 2) {
 960         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "Current FFmpeg Vorbis encoder only supports 2 channels.\n");
 961         return -1;
 962     }
 963
 964     create_vorbis_context(venc, avccontext);
 965
 966     if (avccontext->flags & CODEC_FLAG_QSCALE)
 967         venc->quality = avccontext->global_quality / (float)FF_QP2LAMBDA / 10.;
 968     else
 969         venc->quality = 0.03;
 970     venc->quality *= venc->quality;
 971
 972     avccontext->extradata_size = put_main_header(venc, (uint8_t**)&avccontext->extradata);
 973
 974     avccontext->frame_size     = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
 975
 976     avccontext->coded_frame            = avcodec_alloc_frame();
 977     avccontext->coded_frame->key_frame = 1;
 978
 979     return 0;
 980 }
 981
 982 static int vorbis_encode_frame(AVCodecContext *avccontext,
 983                                unsigned char *packets,
 984                                int buf_size, void *data)
 985 {
 986     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
 987     const signed short *audio = data;
 988     int samples = data ? avccontext->frame_size : 0;
 989     vorbis_enc_mode *mode;
 990     vorbis_enc_mapping *mapping;
 991     PutBitContext pb;
 992     int i;
 993
 994     if (!apply_window_and_mdct(venc, audio, samples))
 995         return 0;
 996     samples = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
 997
 998     init_put_bits(&pb, packets, buf_size);
 999
1000     put_bits(&pb, 1, 0); // magic bit
1001
1002     put_bits(&pb, ilog(venc->nmodes - 1), 0); // 0 bits, the mode
1003
1004     mode    = &venc->modes[0];
1005     mapping = &venc->mappings[mode->mapping];
1006     if (mode->blockflag) {
1007         put_bits(&pb, 1, 0);
1008         put_bits(&pb, 1, 0);
1009     }
1010
1011     for (i = 0; i < venc->channels; i++) {
1012         vorbis_enc_floor *fc = &venc->floors[mapping->floor[mapping->mux[i]]];
1013         uint16_t posts[MAX_FLOOR_VALUES];
1014         floor_fit(venc, fc, &venc->coeffs[i * samples], posts, samples);
1015         floor_encode(venc, fc, &pb, posts, &venc->floor[i * samples], samples);
1016     }
1017
1018     for (i = 0; i < venc->channels * samples; i++)
1019         venc->coeffs[i] /= venc->floor[i];
1020
1021     for (i = 0; i < mapping->coupling_steps; i++) {
1022         float *mag = venc->coeffs + mapping->magnitude[i] * samples;
1023         float *ang = venc->coeffs + mapping->angle[i]     * samples;
1024         int j;
1025         for (j = 0; j < samples; j++) {
1026             float a = ang[j];
1027             ang[j] -= mag[j];
1028             if (mag[j] > 0)
1029                 ang[j] = -ang[j];
1030             if (ang[j] < 0)
1031                 mag[j] = a;
1032         }
1033     }
1034
1035     residue_encode(venc, &venc->residues[mapping->residue[mapping->mux[0]]],
1036                    &pb, venc->coeffs, samples, venc->channels);
1037
1038     avccontext->coded_frame->pts = venc->sample_count;
1039     venc->sample_count += avccontext->frame_size;
1040     flush_put_bits(&pb);
1041     return put_bits_count(&pb) >> 3;
1042 }
1043
1044
1045 static av_cold int vorbis_encode_close(AVCodecContext *avccontext)
1046 {
1047     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
1048     int i;
1049
1050     if (venc->codebooks)
1051         for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++) {
1052             av_freep(&venc->codebooks[i].lens);
1053             av_freep(&venc->codebooks[i].codewords);
1054             av_freep(&venc->codebooks[i].quantlist);
1055             av_freep(&venc->codebooks[i].dimentions);
1056             av_freep(&venc->codebooks[i].pow2);
1057         }
1058     av_freep(&venc->codebooks);
1059
1060     if (venc->floors)
1061         for (i = 0; i < venc->nfloors; i++) {
1062             int j;
1063             if (venc->floors[i].classes)
1064                 for (j = 0; j < venc->floors[i].nclasses; j++)
1065                     av_freep(&venc->floors[i].classes[j].books);
1066             av_freep(&venc->floors[i].classes);
1067             av_freep(&venc->floors[i].partition_to_class);
1068             av_freep(&venc->floors[i].list);
1069         }
1070     av_freep(&venc->floors);
1071
1072     if (venc->residues)
1073         for (i = 0; i < venc->nresidues; i++) {
1074             av_freep(&venc->residues[i].books);
1075             av_freep(&venc->residues[i].maxes);
1076         }
1077     av_freep(&venc->residues);
1078
1079     if (venc->mappings)
1080         for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
1081             av_freep(&venc->mappings[i].mux);
1082             av_freep(&venc->mappings[i].floor);
1083             av_freep(&venc->mappings[i].residue);
1084             av_freep(&venc->mappings[i].magnitude);
1085             av_freep(&venc->mappings[i].angle);
1086         }
1087     av_freep(&venc->mappings);
1088
1089     av_freep(&venc->modes);
1090
1091     av_freep(&venc->saved);
1092     av_freep(&venc->samples);
1093     av_freep(&venc->floor);
1094     av_freep(&venc->coeffs);
1095
1096     ff_mdct_end(&venc->mdct[0]);
1097     ff_mdct_end(&venc->mdct[1]);
1098
1099     av_freep(&avccontext->coded_frame);
1100     av_freep(&avccontext->extradata);
1101
1102     return 0 ;
1103 }
1104
1105 AVCodec ff_vorbis_encoder = {
1106     "vorbis",
1107     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1108     CODEC_ID_VORBIS,
1109     sizeof(vorbis_enc_context),
1110     vorbis_encode_init,
1111     vorbis_encode_frame,
1112     vorbis_encode_close,
1113     .capabilities= CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
1114     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
1115     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Vorbis"),
1116 };