git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/adpcmenc.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2001-2003 The FFmpeg project
   3  *
   4  * first version by Francois Revol (revol@free.fr)
   5  * fringe ADPCM codecs (e.g., DK3, DK4, Westwood)
   6  *   by Mike Melanson (melanson@pcisys.net)
   7  *
   8  * This file is part of FFmpeg.
   9  *
  10  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
  11  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  12  * License as published by the Free Software Foundation; either
  13  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  14  *
  15  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  18  * Lesser General Public License for more details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  21  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  23  */
  24
  25 #include "libavutil/opt.h"
  26
  27 #include "avcodec.h"
  28 #include "put_bits.h"
  29 #include "bytestream.h"
  30 #include "adpcm.h"
  31 #include "adpcm_data.h"
  32 #include "internal.h"
  33
  34 /**
  35  * @file
  36  * ADPCM encoders
  37  * See ADPCM decoder reference documents for codec information.
  38  */
  39
  40 typedef struct TrellisPath {
  41     int nibble;
  42     int prev;
  43 } TrellisPath;
  44
  45 typedef struct TrellisNode {
  46     uint32_t ssd;
  47     int path;
  48     int sample1;
  49     int sample2;
  50     int step;
  51 } TrellisNode;
  52
  53 typedef struct ADPCMEncodeContext {
  54     AVClass *class;
  55     int block_size;
  56
  57     ADPCMChannelStatus status[6];
  58     TrellisPath *paths;
  59     TrellisNode *node_buf;
  60     TrellisNode **nodep_buf;
  61     uint8_t *trellis_hash;
  62 } ADPCMEncodeContext;
  63
  64 #define FREEZE_INTERVAL 128
  65
  66 static av_cold int adpcm_encode_init(AVCodecContext *avctx)
  67 {
  68     ADPCMEncodeContext *s = avctx->priv_data;
  69     uint8_t *extradata;
  70     int i;
  71
  72     if (avctx->channels > 2) {
  73         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "only stereo or mono is supported\n");
  74         return AVERROR(EINVAL);
  75     }
  76
  77     if (s->block_size & (s->block_size - 1)) {
  78         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "block size must be power of 2\n");
  79         return AVERROR(EINVAL);
  80     }
  81
  82     if (avctx->trellis) {
  83         int frontier, max_paths;
  84
  85         if ((unsigned)avctx->trellis > 16U) {
  86             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid trellis size\n");
  87             return AVERROR(EINVAL);
  88         }
  89
  90         if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_SSI ||
  91             avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_APM ||
  92             avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_ADPCM_ARGO) {
  93             /*
  94              * The current trellis implementation doesn't work for extended
  95              * runs of samples without periodic resets. Disallow it.
  96              */
  97             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "trellis not supported\n");
  98             return AVERROR_PATCHWELCOME;
  99         }
 100
 101         frontier  = 1 << avctx->trellis;
 102         max_paths =  frontier * FREEZE_INTERVAL;
 103         if (!FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->paths,        max_paths)    ||
 104             !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->node_buf,     2 * frontier) ||
 105             !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->nodep_buf,    2 * frontier) ||
 106             !FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(s->trellis_hash, 65536))
 107             return AVERROR(ENOMEM);
 108     }
 109
 110     avctx->bits_per_coded_sample = av_get_bits_per_sample(avctx->codec->id);
 111
 112     switch (avctx->codec->id) {
 113     case AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_WAV:
 114         /* each 16 bits sample gives one nibble
 115            and we have 4 bytes per channel overhead */
 116         avctx->frame_size = (BLKSIZE - 4 * avctx->channels) * 8 /
 117                             (4 * avctx->channels) + 1;
 118         /* seems frame_size isn't taken into account...
 119            have to buffer the samples :-( */
 120         avctx->block_align = BLKSIZE;
 121         avctx->bits_per_coded_sample = 4;
 122         break;
 123     case AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_QT:
 124         avctx->frame_size  = 64;
 125         avctx->block_align = 34 * avctx->channels;
 126         break;
 127     case AV_CODEC_ID_ADPCM_MS:
 128         /* each 16 bits sample gives one nibble
 129            and we have 7 bytes per channel overhead */
 130         avctx->frame_size = (s->block_size - 7 * avctx->channels) * 2 / avctx->channels + 2;
 131         avctx->bits_per_coded_sample = 4;
 132         avctx->block_align     = s->block_size;
 133         if (!(avctx->extradata = av_malloc(32 + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE)))
 134             return AVERROR(ENOMEM);
 135         avctx->extradata_size = 32;
 136         extradata = avctx->extradata;
 137         bytestream_put_le16(&extradata, avctx->frame_size);
 138         bytestream_put_le16(&extradata, 7); /* wNumCoef */
 139         for (i = 0; i < 7; i++) {
 140             bytestream_put_le16(&extradata, ff_adpcm_AdaptCoeff1[i] * 4);
 141             bytestream_put_le16(&extradata, ff_adpcm_AdaptCoeff2[i] * 4);
 142         }
 143         break;
 144     case AV_CODEC_ID_ADPCM_YAMAHA:
 145         avctx->frame_size  = BLKSIZE * 2 / avctx->channels;
 146         avctx->block_align = BLKSIZE;
 147         break;
 148     case AV_CODEC_ID_ADPCM_SWF:
 149         if (avctx->sample_rate != 11025 &&
 150             avctx->sample_rate != 22050 &&
 151             avctx->sample_rate != 44100) {
 152             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Sample rate must be 11025, "
 153                    "22050 or 44100\n");
 154             return AVERROR(EINVAL);
 155         }
 156         avctx->frame_size = 512 * (avctx->sample_rate / 11025);
 157         break;
 158     case AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_SSI:
 159         avctx->frame_size  = s->block_size * 2 / avctx->channels;
 160         avctx->block_align = s->block_size;
 161         break;
 162     case AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_APM:
 163         avctx->frame_size  = s->block_size * 2 / avctx->channels;
 164         avctx->block_align = s->block_size;
 165
 166         if (!(avctx->extradata = av_mallocz(28 + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE)))
 167             return AVERROR(ENOMEM);
 168         avctx->extradata_size = 28;
 169         break;
 170     case AV_CODEC_ID_ADPCM_ARGO:
 171         avctx->frame_size = 32;
 172         avctx->block_align = 17 * avctx->channels;
 173         break;
 174     default:
 175         return AVERROR(EINVAL);
 176     }
 177
 178     return 0;
 179 }
 180
 181 static av_cold int adpcm_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 182 {
 183     ADPCMEncodeContext *s = avctx->priv_data;
 184     av_freep(&s->paths);
 185     av_freep(&s->node_buf);
 186     av_freep(&s->nodep_buf);
 187     av_freep(&s->trellis_hash);
 188
 189     return 0;
 190 }
 191
 192
 193 static inline uint8_t adpcm_ima_compress_sample(ADPCMChannelStatus *c,
 194                                                 int16_t sample)
 195 {
 196     int delta  = sample - c->prev_sample;
 197     int nibble = FFMIN(7, abs(delta) * 4 /
 198                        ff_adpcm_step_table[c->step_index]) + (delta < 0) * 8;
 199     c->prev_sample += ((ff_adpcm_step_table[c->step_index] *
 200                         ff_adpcm_yamaha_difflookup[nibble]) / 8);
 201     c->prev_sample = av_clip_int16(c->prev_sample);
 202     c->step_index  = av_clip(c->step_index + ff_adpcm_index_table[nibble], 0, 88);
 203     return nibble;
 204 }
 205
 206 static inline uint8_t adpcm_ima_qt_compress_sample(ADPCMChannelStatus *c,
 207                                                    int16_t sample)
 208 {
 209     int delta  = sample - c->prev_sample;
 210     int diff, step = ff_adpcm_step_table[c->step_index];
 211     int nibble = 8*(delta < 0);
 212
 213     delta= abs(delta);
 214     diff = delta + (step >> 3);
 215
 216     if (delta >= step) {
 217         nibble |= 4;
 218         delta  -= step;
 219     }
 220     step >>= 1;
 221     if (delta >= step) {
 222         nibble |= 2;
 223         delta  -= step;
 224     }
 225     step >>= 1;
 226     if (delta >= step) {
 227         nibble |= 1;
 228         delta  -= step;
 229     }
 230     diff -= delta;
 231
 232     if (nibble & 8)
 233         c->prev_sample -= diff;
 234     else
 235         c->prev_sample += diff;
 236
 237     c->prev_sample = av_clip_int16(c->prev_sample);
 238     c->step_index  = av_clip(c->step_index + ff_adpcm_index_table[nibble], 0, 88);
 239
 240     return nibble;
 241 }
 242
 243 static inline uint8_t adpcm_ms_compress_sample(ADPCMChannelStatus *c,
 244                                                int16_t sample)
 245 {
 246     int predictor, nibble, bias;
 247
 248     predictor = (((c->sample1) * (c->coeff1)) +
 249                 (( c->sample2) * (c->coeff2))) / 64;
 250
 251     nibble = sample - predictor;
 252     if (nibble >= 0)
 253         bias =  c->idelta / 2;
 254     else
 255         bias = -c->idelta / 2;
 256
 257     nibble = (nibble + bias) / c->idelta;
 258     nibble = av_clip_intp2(nibble, 3) & 0x0F;
 259
 260     predictor += ((nibble & 0x08) ? (nibble - 0x10) : nibble) * c->idelta;
 261
 262     c->sample2 = c->sample1;
 263     c->sample1 = av_clip_int16(predictor);
 264
 265     c->idelta = (ff_adpcm_AdaptationTable[nibble] * c->idelta) >> 8;
 266     if (c->idelta < 16)
 267         c->idelta = 16;
 268
 269     return nibble;
 270 }
 271
 272 static inline uint8_t adpcm_yamaha_compress_sample(ADPCMChannelStatus *c,
 273                                                    int16_t sample)
 274 {
 275     int nibble, delta;
 276
 277     if (!c->step) {
 278         c->predictor = 0;
 279         c->step      = 127;
 280     }
 281
 282     delta = sample - c->predictor;
 283
 284     nibble = FFMIN(7, abs(delta) * 4 / c->step) + (delta < 0) * 8;
 285
 286     c->predictor += ((c->step * ff_adpcm_yamaha_difflookup[nibble]) / 8);
 287     c->predictor = av_clip_int16(c->predictor);
 288     c->step = (c->step * ff_adpcm_yamaha_indexscale[nibble]) >> 8;
 289     c->step = av_clip(c->step, 127, 24576);
 290
 291     return nibble;
 292 }
 293
 294 static void adpcm_compress_trellis(AVCodecContext *avctx,
 295                                    const int16_t *samples, uint8_t *dst,
 296                                    ADPCMChannelStatus *c, int n, int stride)
 297 {
 298     //FIXME 6% faster if frontier is a compile-time constant
 299     ADPCMEncodeContext *s = avctx->priv_data;
 300     const int frontier = 1 << avctx->trellis;
 301     const int version  = avctx->codec->id;
 302     TrellisPath *paths       = s->paths, *p;
 303     TrellisNode *node_buf    = s->node_buf;
 304     TrellisNode **nodep_buf  = s->nodep_buf;
 305     TrellisNode **nodes      = nodep_buf; // nodes[] is always sorted by .ssd
 306     TrellisNode **nodes_next = nodep_buf + frontier;
 307     int pathn = 0, froze = -1, i, j, k, generation = 0;
 308     uint8_t *hash = s->trellis_hash;
 309     memset(hash, 0xff, 65536 * sizeof(*hash));
 310
 311     memset(nodep_buf, 0, 2 * frontier * sizeof(*nodep_buf));
 312     nodes[0]          = node_buf + frontier;
 313     nodes[0]->ssd     = 0;
 314     nodes[0]->path    = 0;
 315     nodes[0]->step    = c->step_index;
 316     nodes[0]->sample1 = c->sample1;
 317     nodes[0]->sample2 = c->sample2;
 318     if (version == AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_WAV ||
 319         version == AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_QT  ||
 320         version == AV_CODEC_ID_ADPCM_SWF)
 321         nodes[0]->sample1 = c->prev_sample;
 322     if (version == AV_CODEC_ID_ADPCM_MS)
 323         nodes[0]->step = c->idelta;
 324     if (version == AV_CODEC_ID_ADPCM_YAMAHA) {
 325         if (c->step == 0) {
 326             nodes[0]->step    = 127;
 327             nodes[0]->sample1 = 0;
 328         } else {
 329             nodes[0]->step    = c->step;
 330             nodes[0]->sample1 = c->predictor;
 331         }
 332     }
 333
 334     for (i = 0; i < n; i++) {
 335         TrellisNode *t = node_buf + frontier*(i&1);
 336         TrellisNode **u;
 337         int sample   = samples[i * stride];
 338         int heap_pos = 0;
 339         memset(nodes_next, 0, frontier * sizeof(TrellisNode*));
 340         for (j = 0; j < frontier && nodes[j]; j++) {
 341             // higher j have higher ssd already, so they're likely
 342             // to yield a suboptimal next sample too
 343             const int range = (j < frontier / 2) ? 1 : 0;
 344             const int step  = nodes[j]->step;
 345             int nidx;
 346             if (version == AV_CODEC_ID_ADPCM_MS) {
 347                 const int predictor = ((nodes[j]->sample1 * c->coeff1) +
 348                                        (nodes[j]->sample2 * c->coeff2)) / 64;
 349                 const int div  = (sample - predictor) / step;
 350                 const int nmin = av_clip(div-range, -8, 6);
 351                 const int nmax = av_clip(div+range, -7, 7);
 352                 for (nidx = nmin; nidx <= nmax; nidx++) {
 353                     const int nibble = nidx & 0xf;
 354                     int dec_sample   = predictor + nidx * step;
 355 #define STORE_NODE(NAME, STEP_INDEX)\
 356                     int d;\
 357                     uint32_t ssd;\
 358                     int pos;\
 359                     TrellisNode *u;\
 360                     uint8_t *h;\
 361                     dec_sample = av_clip_int16(dec_sample);\
 362                     d = sample - dec_sample;\
 363                     ssd = nodes[j]->ssd + d*(unsigned)d;\
 364                     /* Check for wraparound, skip such samples completely. \
 365                      * Note, changing ssd to a 64 bit variable would be \
 366                      * simpler, avoiding this check, but it's slower on \
 367                      * x86 32 bit at the moment. */\
 368                     if (ssd < nodes[j]->ssd)\
 369                         goto next_##NAME;\
 370                     /* Collapse any two states with the same previous sample value. \
 371                      * One could also distinguish states by step and by 2nd to last
 372                      * sample, but the effects of that are negligible.
 373                      * Since nodes in the previous generation are iterated
 374                      * through a heap, they're roughly ordered from better to
 375                      * worse, but not strictly ordered. Therefore, an earlier
 376                      * node with the same sample value is better in most cases
 377                      * (and thus the current is skipped), but not strictly
 378                      * in all cases. Only skipping samples where ssd >=
 379                      * ssd of the earlier node with the same sample gives
 380                      * slightly worse quality, though, for some reason. */ \
 381                     h = &hash[(uint16_t) dec_sample];\
 382                     if (*h == generation)\
 383                         goto next_##NAME;\
 384                     if (heap_pos < frontier) {\
 385                         pos = heap_pos++;\
 386                     } else {\
 387                         /* Try to replace one of the leaf nodes with the new \
 388                          * one, but try a different slot each time. */\
 389                         pos = (frontier >> 1) +\
 390                               (heap_pos & ((frontier >> 1) - 1));\
 391                         if (ssd > nodes_next[pos]->ssd)\
 392                             goto next_##NAME;\
 393                         heap_pos++;\
 394                     }\
 395                     *h = generation;\
 396                     u  = nodes_next[pos];\
 397                     if (!u) {\
 398                         av_assert1(pathn < FREEZE_INTERVAL << avctx->trellis);\
 399                         u = t++;\
 400                         nodes_next[pos] = u;\
 401                         u->path = pathn++;\
 402                     }\
 403                     u->ssd  = ssd;\
 404                     u->step = STEP_INDEX;\
 405                     u->sample2 = nodes[j]->sample1;\
 406                     u->sample1 = dec_sample;\
 407                     paths[u->path].nibble = nibble;\
 408                     paths[u->path].prev   = nodes[j]->path;\
 409                     /* Sift the newly inserted node up in the heap to \
 410                      * restore the heap property. */\
 411                     while (pos > 0) {\
 412                         int parent = (pos - 1) >> 1;\
 413                         if (nodes_next[parent]->ssd <= ssd)\
 414                             break;\
 415                         FFSWAP(TrellisNode*, nodes_next[parent], nodes_next[pos]);\
 416                         pos = parent;\
 417                     }\
 418                     next_##NAME:;
 419                     STORE_NODE(ms, FFMAX(16,
 420                                (ff_adpcm_AdaptationTable[nibble] * step) >> 8));
 421                 }
 422             } else if (version == AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_WAV ||
 423                        version == AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_QT  ||
 424                        version == AV_CODEC_ID_ADPCM_SWF) {
 425 #define LOOP_NODES(NAME, STEP_TABLE, STEP_INDEX)\
 426                 const int predictor = nodes[j]->sample1;\
 427                 const int div = (sample - predictor) * 4 / STEP_TABLE;\
 428                 int nmin = av_clip(div - range, -7, 6);\
 429                 int nmax = av_clip(div + range, -6, 7);\
 430                 if (nmin <= 0)\
 431                     nmin--; /* distinguish -0 from +0 */\
 432                 if (nmax < 0)\
 433                     nmax--;\
 434                 for (nidx = nmin; nidx <= nmax; nidx++) {\
 435                     const int nibble = nidx < 0 ? 7 - nidx : nidx;\
 436                     int dec_sample = predictor +\
 437                                     (STEP_TABLE *\
 438                                      ff_adpcm_yamaha_difflookup[nibble]) / 8;\
 439                     STORE_NODE(NAME, STEP_INDEX);\
 440                 }
 441                 LOOP_NODES(ima, ff_adpcm_step_table[step],
 442                            av_clip(step + ff_adpcm_index_table[nibble], 0, 88));
 443             } else { //AV_CODEC_ID_ADPCM_YAMAHA
 444                 LOOP_NODES(yamaha, step,
 445                            av_clip((step * ff_adpcm_yamaha_indexscale[nibble]) >> 8,
 446                                    127, 24576));
 447 #undef LOOP_NODES
 448 #undef STORE_NODE
 449             }
 450         }
 451
 452         u = nodes;
 453         nodes = nodes_next;
 454         nodes_next = u;
 455
 456         generation++;
 457         if (generation == 255) {
 458             memset(hash, 0xff, 65536 * sizeof(*hash));
 459             generation = 0;
 460         }
 461
 462         // prevent overflow
 463         if (nodes[0]->ssd > (1 << 28)) {
 464             for (j = 1; j < frontier && nodes[j]; j++)
 465                 nodes[j]->ssd -= nodes[0]->ssd;
 466             nodes[0]->ssd = 0;
 467         }
 468
 469         // merge old paths to save memory
 470         if (i == froze + FREEZE_INTERVAL) {
 471             p = &paths[nodes[0]->path];
 472             for (k = i; k > froze; k--) {
 473                 dst[k] = p->nibble;
 474                 p = &paths[p->prev];
 475             }
 476             froze = i;
 477             pathn = 0;
 478             // other nodes might use paths that don't coincide with the frozen one.
 479             // checking which nodes do so is too slow, so just kill them all.
 480             // this also slightly improves quality, but I don't know why.
 481             memset(nodes + 1, 0, (frontier - 1) * sizeof(TrellisNode*));
 482         }
 483     }
 484
 485     p = &paths[nodes[0]->path];
 486     for (i = n - 1; i > froze; i--) {
 487         dst[i] = p->nibble;
 488         p = &paths[p->prev];
 489     }
 490
 491     c->predictor  = nodes[0]->sample1;
 492     c->sample1    = nodes[0]->sample1;
 493     c->sample2    = nodes[0]->sample2;
 494     c->step_index = nodes[0]->step;
 495     c->step       = nodes[0]->step;
 496     c->idelta     = nodes[0]->step;
 497 }
 498
 499 static inline int adpcm_argo_compress_nibble(const ADPCMChannelStatus *cs, int16_t s,
 500                                              int shift, int flag)
 501 {
 502     int nibble;
 503
 504     if (flag)
 505         nibble = 4 * s - 8 * cs->sample1 + 4 * cs->sample2;
 506     else
 507         nibble = 4 * s - 4 * cs->sample1;
 508
 509     return (nibble >> shift) & 0x0F;
 510 }
 511
 512 static int64_t adpcm_argo_compress_block(ADPCMChannelStatus *cs, PutBitContext *pb,
 513                                          const int16_t *samples, int nsamples,
 514                                          int shift, int flag)
 515 {
 516     int64_t error = 0;
 517
 518     if (pb) {
 519         put_bits(pb, 4, shift - 2);
 520         put_bits(pb, 1, 0);
 521         put_bits(pb, 1, !!flag);
 522         put_bits(pb, 2, 0);
 523     }
 524
 525     for (int n = 0; n < nsamples; n++) {
 526         /* Compress the nibble, then expand it to see how much precision we've lost. */
 527         int nibble = adpcm_argo_compress_nibble(cs, samples[n], shift, flag);
 528         int16_t sample = ff_adpcm_argo_expand_nibble(cs, nibble, shift, flag);
 529
 530         error += abs(samples[n] - sample);
 531
 532         if (pb)
 533             put_bits(pb, 4, nibble);
 534     }
 535
 536     return error;
 537 }
 538
 539 static int adpcm_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
 540                               const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
 541 {
 542     int n, i, ch, st, pkt_size, ret;
 543     const int16_t *samples;
 544     int16_t **samples_p;
 545     uint8_t *dst;
 546     ADPCMEncodeContext *c = avctx->priv_data;
 547     uint8_t *buf;
 548
 549     samples = (const int16_t *)frame->data[0];
 550     samples_p = (int16_t **)frame->extended_data;
 551     st = avctx->channels == 2;
 552
 553     if (avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_ADPCM_SWF)
 554         pkt_size = (2 + avctx->channels * (22 + 4 * (frame->nb_samples - 1)) + 7) / 8;
 555     else if (avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_SSI ||
 556              avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_APM)
 557         pkt_size = (frame->nb_samples * avctx->channels) / 2;
 558     else
 559         pkt_size = avctx->block_align;
 560     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, pkt_size, 0)) < 0)
 561         return ret;
 562     dst = avpkt->data;
 563
 564     switch(avctx->codec->id) {
 565     case AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_WAV:
 566     {
 567         int blocks, j;
 568
 569         blocks = (frame->nb_samples - 1) / 8;
 570
 571         for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++) {
 572             ADPCMChannelStatus *status = &c->status[ch];
 573             status->prev_sample = samples_p[ch][0];
 574             /* status->step_index = 0;
 575                XXX: not sure how to init the state machine */
 576             bytestream_put_le16(&dst, status->prev_sample);
 577             *dst++ = status->step_index;
 578             *dst++ = 0; /* unknown */
 579         }
 580
 581         /* stereo: 4 bytes (8 samples) for left, 4 bytes for right */
 582         if (avctx->trellis > 0) {
 583             if (!FF_ALLOC_TYPED_ARRAY(buf, avctx->channels * blocks * 8))
 584                 return AVERROR(ENOMEM);
 585             for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++) {
 586                 adpcm_compress_trellis(avctx, &samples_p[ch][1],
 587                                        buf + ch * blocks * 8, &c->status[ch],
 588                                        blocks * 8, 1);
 589             }
 590             for (i = 0; i < blocks; i++) {
 591                 for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++) {
 592                     uint8_t *buf1 = buf + ch * blocks * 8 + i * 8;
 593                     for (j = 0; j < 8; j += 2)
 594                         *dst++ = buf1[j] | (buf1[j + 1] << 4);
 595                 }
 596             }
 597             av_free(buf);
 598         } else {
 599             for (i = 0; i < blocks; i++) {
 600                 for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++) {
 601                     ADPCMChannelStatus *status = &c->status[ch];
 602                     const int16_t *smp = &samples_p[ch][1 + i * 8];
 603                     for (j = 0; j < 8; j += 2) {
 604                         uint8_t v = adpcm_ima_compress_sample(status, smp[j    ]);
 605                         v        |= adpcm_ima_compress_sample(status, smp[j + 1]) << 4;
 606                         *dst++ = v;
 607                     }
 608                 }
 609             }
 610         }
 611         break;
 612     }
 613     case AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_QT:
 614     {
 615         PutBitContext pb;
 616         init_put_bits(&pb, dst, pkt_size);
 617
 618         for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++) {
 619             ADPCMChannelStatus *status = &c->status[ch];
 620             put_bits(&pb, 9, (status->prev_sample & 0xFFFF) >> 7);
 621             put_bits(&pb, 7,  status->step_index);
 622             if (avctx->trellis > 0) {
 623                 uint8_t buf[64];
 624                 adpcm_compress_trellis(avctx, &samples_p[ch][0], buf, status,
 625                                        64, 1);
 626                 for (i = 0; i < 64; i++)
 627                     put_bits(&pb, 4, buf[i ^ 1]);
 628                 status->prev_sample = status->predictor;
 629             } else {
 630                 for (i = 0; i < 64; i += 2) {
 631                     int t1, t2;
 632                     t1 = adpcm_ima_qt_compress_sample(status, samples_p[ch][i    ]);
 633                     t2 = adpcm_ima_qt_compress_sample(status, samples_p[ch][i + 1]);
 634                     put_bits(&pb, 4, t2);
 635                     put_bits(&pb, 4, t1);
 636                 }
 637             }
 638         }
 639
 640         flush_put_bits(&pb);
 641         break;
 642     }
 643     case AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_SSI:
 644     {
 645         PutBitContext pb;
 646         init_put_bits(&pb, dst, pkt_size);
 647
 648         av_assert0(avctx->trellis == 0);
 649
 650         for (i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
 651             for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++) {
 652                 put_bits(&pb, 4, adpcm_ima_qt_compress_sample(c->status + ch, *samples++));
 653             }
 654         }
 655
 656         flush_put_bits(&pb);
 657         break;
 658     }
 659     case AV_CODEC_ID_ADPCM_SWF:
 660     {
 661         PutBitContext pb;
 662         init_put_bits(&pb, dst, pkt_size);
 663
 664         n = frame->nb_samples - 1;
 665
 666         // store AdpcmCodeSize
 667         put_bits(&pb, 2, 2);    // set 4-bit flash adpcm format
 668
 669         // init the encoder state
 670         for (i = 0; i < avctx->channels; i++) {
 671             // clip step so it fits 6 bits
 672             c->status[i].step_index = av_clip_uintp2(c->status[i].step_index, 6);
 673             put_sbits(&pb, 16, samples[i]);
 674             put_bits(&pb, 6, c->status[i].step_index);
 675             c->status[i].prev_sample = samples[i];
 676         }
 677
 678         if (avctx->trellis > 0) {
 679             if (!(buf = av_malloc(2 * n)))
 680                 return AVERROR(ENOMEM);
 681             adpcm_compress_trellis(avctx, samples + avctx->channels, buf,
 682                                    &c->status[0], n, avctx->channels);
 683             if (avctx->channels == 2)
 684                 adpcm_compress_trellis(avctx, samples + avctx->channels + 1,
 685                                        buf + n, &c->status[1], n,
 686                                        avctx->channels);
 687             for (i = 0; i < n; i++) {
 688                 put_bits(&pb, 4, buf[i]);
 689                 if (avctx->channels == 2)
 690                     put_bits(&pb, 4, buf[n + i]);
 691             }
 692             av_free(buf);
 693         } else {
 694             for (i = 1; i < frame->nb_samples; i++) {
 695                 put_bits(&pb, 4, adpcm_ima_compress_sample(&c->status[0],
 696                          samples[avctx->channels * i]));
 697                 if (avctx->channels == 2)
 698                     put_bits(&pb, 4, adpcm_ima_compress_sample(&c->status[1],
 699                              samples[2 * i + 1]));
 700             }
 701         }
 702         flush_put_bits(&pb);
 703         break;
 704     }
 705     case AV_CODEC_ID_ADPCM_MS:
 706         for (i = 0; i < avctx->channels; i++) {
 707             int predictor = 0;
 708             *dst++ = predictor;
 709             c->status[i].coeff1 = ff_adpcm_AdaptCoeff1[predictor];
 710             c->status[i].coeff2 = ff_adpcm_AdaptCoeff2[predictor];
 711         }
 712         for (i = 0; i < avctx->channels; i++) {
 713             if (c->status[i].idelta < 16)
 714                 c->status[i].idelta = 16;
 715             bytestream_put_le16(&dst, c->status[i].idelta);
 716         }
 717         for (i = 0; i < avctx->channels; i++)
 718             c->status[i].sample2= *samples++;
 719         for (i = 0; i < avctx->channels; i++) {
 720             c->status[i].sample1 = *samples++;
 721             bytestream_put_le16(&dst, c->status[i].sample1);
 722         }
 723         for (i = 0; i < avctx->channels; i++)
 724             bytestream_put_le16(&dst, c->status[i].sample2);
 725
 726         if (avctx->trellis > 0) {
 727             n = avctx->block_align - 7 * avctx->channels;
 728             if (!(buf = av_malloc(2 * n)))
 729                 return AVERROR(ENOMEM);
 730             if (avctx->channels == 1) {
 731                 adpcm_compress_trellis(avctx, samples, buf, &c->status[0], n,
 732                                        avctx->channels);
 733                 for (i = 0; i < n; i += 2)
 734                     *dst++ = (buf[i] << 4) | buf[i + 1];
 735             } else {
 736                 adpcm_compress_trellis(avctx, samples,     buf,
 737                                        &c->status[0], n, avctx->channels);
 738                 adpcm_compress_trellis(avctx, samples + 1, buf + n,
 739                                        &c->status[1], n, avctx->channels);
 740                 for (i = 0; i < n; i++)
 741                     *dst++ = (buf[i] << 4) | buf[n + i];
 742             }
 743             av_free(buf);
 744         } else {
 745             for (i = 7 * avctx->channels; i < avctx->block_align; i++) {
 746                 int nibble;
 747                 nibble  = adpcm_ms_compress_sample(&c->status[ 0], *samples++) << 4;
 748                 nibble |= adpcm_ms_compress_sample(&c->status[st], *samples++);
 749                 *dst++  = nibble;
 750             }
 751         }
 752         break;
 753     case AV_CODEC_ID_ADPCM_YAMAHA:
 754         n = frame->nb_samples / 2;
 755         if (avctx->trellis > 0) {
 756             if (!(buf = av_malloc(2 * n * 2)))
 757                 return AVERROR(ENOMEM);
 758             n *= 2;
 759             if (avctx->channels == 1) {
 760                 adpcm_compress_trellis(avctx, samples, buf, &c->status[0], n,
 761                                        avctx->channels);
 762                 for (i = 0; i < n; i += 2)
 763                     *dst++ = buf[i] | (buf[i + 1] << 4);
 764             } else {
 765                 adpcm_compress_trellis(avctx, samples,     buf,
 766                                        &c->status[0], n, avctx->channels);
 767                 adpcm_compress_trellis(avctx, samples + 1, buf + n,
 768                                        &c->status[1], n, avctx->channels);
 769                 for (i = 0; i < n; i++)
 770                     *dst++ = buf[i] | (buf[n + i] << 4);
 771             }
 772             av_free(buf);
 773         } else
 774             for (n *= avctx->channels; n > 0; n--) {
 775                 int nibble;
 776                 nibble  = adpcm_yamaha_compress_sample(&c->status[ 0], *samples++);
 777                 nibble |= adpcm_yamaha_compress_sample(&c->status[st], *samples++) << 4;
 778                 *dst++  = nibble;
 779             }
 780         break;
 781     case AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_APM:
 782     {
 783         PutBitContext pb;
 784         init_put_bits(&pb, dst, pkt_size);
 785
 786         av_assert0(avctx->trellis == 0);
 787
 788         for (n = frame->nb_samples / 2; n > 0; n--) {
 789             for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++) {
 790                 put_bits(&pb, 4, adpcm_ima_qt_compress_sample(c->status + ch, *samples++));
 791                 put_bits(&pb, 4, adpcm_ima_qt_compress_sample(c->status + ch, samples[st]));
 792             }
 793             samples += avctx->channels;
 794         }
 795
 796         flush_put_bits(&pb);
 797         break;
 798     }
 799     case AV_CODEC_ID_ADPCM_ARGO:
 800     {
 801         PutBitContext pb;
 802         init_put_bits(&pb, dst, pkt_size);
 803
 804         av_assert0(frame->nb_samples == 32);
 805
 806         for (ch = 0; ch < avctx->channels; ch++) {
 807             int64_t error  = INT64_MAX, tmperr = INT64_MAX;
 808             int     shift  = 2, flag = 0;
 809             int     saved1 = c->status[ch].sample1;
 810             int     saved2 = c->status[ch].sample2;
 811
 812             /* Find the optimal coefficients, bail early if we find a perfect result. */
 813             for (int s = 2; s < 18 && tmperr != 0; s++) {
 814                 for (int f = 0; f < 2 && tmperr != 0; f++) {
 815                     c->status[ch].sample1 = saved1;
 816                     c->status[ch].sample2 = saved2;
 817                     tmperr = adpcm_argo_compress_block(c->status + ch, NULL, samples_p[ch],
 818                                                        frame->nb_samples, s, f);
 819                     if (tmperr < error) {
 820                         shift = s;
 821                         flag  = f;
 822                         error = tmperr;
 823                     }
 824                 }
 825             }
 826
 827             /* Now actually do the encode. */
 828             c->status[ch].sample1 = saved1;
 829             c->status[ch].sample2 = saved2;
 830             adpcm_argo_compress_block(c->status + ch, &pb, samples_p[ch],
 831                                       frame->nb_samples, shift, flag);
 832         }
 833
 834         flush_put_bits(&pb);
 835         break;
 836     }
 837     default:
 838         return AVERROR(EINVAL);
 839     }
 840
 841     avpkt->size = pkt_size;
 842     *got_packet_ptr = 1;
 843     return 0;
 844 }
 845
 846 static const enum AVSampleFormat sample_fmts[] = {
 847     AV_SAMPLE_FMT_S16, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 848 };
 849
 850 static const enum AVSampleFormat sample_fmts_p[] = {
 851     AV_SAMPLE_FMT_S16P, AV_SAMPLE_FMT_NONE
 852 };
 853
 854 static const AVOption options[] = {
 855     {
 856         .name        = "block_size",
 857         .help        = "set the block size",
 858         .offset      = offsetof(ADPCMEncodeContext, block_size),
 859         .type        = AV_OPT_TYPE_INT,
 860         .default_val = {.i64 = BLKSIZE},
 861         .min         = 32,
 862         .max         = 8192, /* Is this a reasonable upper limit? */
 863         .flags       = AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
 864     },
 865     { NULL }
 866 };
 867
 868 static const AVClass adpcm_encoder_class = {
 869     .class_name = "ADPCM Encoder",
 870     .item_name  = av_default_item_name,
 871     .option     = options,
 872     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 873 };
 874
 875 #define ADPCM_ENCODER(id_, name_, sample_fmts_, capabilities_, long_name_) \
 876 AVCodec ff_ ## name_ ## _encoder = {                                       \
 877     .name           = #name_,                                              \
 878     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL(long_name_),                    \
 879     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,                                  \
 880     .id             = id_,                                                 \
 881     .priv_data_size = sizeof(ADPCMEncodeContext),                          \
 882     .init           = adpcm_encode_init,                                   \
 883     .encode2        = adpcm_encode_frame,                                  \
 884     .close          = adpcm_encode_close,                                  \
 885     .sample_fmts    = sample_fmts_,                                        \
 886     .capabilities   = capabilities_,                                       \
 887     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,                           \
 888     .priv_class     = &adpcm_encoder_class,                                \
 889 }
 890
 891 ADPCM_ENCODER(AV_CODEC_ID_ADPCM_ARGO,    adpcm_argo,    sample_fmts_p, 0,                             "ADPCM Argonaut Games");
 892 ADPCM_ENCODER(AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_APM, adpcm_ima_apm, sample_fmts,   AV_CODEC_CAP_SMALL_LAST_FRAME, "ADPCM IMA Ubisoft APM");
 893 ADPCM_ENCODER(AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_QT,  adpcm_ima_qt,  sample_fmts_p, 0,                             "ADPCM IMA QuickTime");
 894 ADPCM_ENCODER(AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_SSI, adpcm_ima_ssi, sample_fmts,   AV_CODEC_CAP_SMALL_LAST_FRAME, "ADPCM IMA Simon & Schuster Interactive");
 895 ADPCM_ENCODER(AV_CODEC_ID_ADPCM_IMA_WAV, adpcm_ima_wav, sample_fmts_p, 0,                             "ADPCM IMA WAV");
 896 ADPCM_ENCODER(AV_CODEC_ID_ADPCM_MS,      adpcm_ms,      sample_fmts,   0,                             "ADPCM Microsoft");
 897 ADPCM_ENCODER(AV_CODEC_ID_ADPCM_SWF,     adpcm_swf,     sample_fmts,   0,                             "ADPCM Shockwave Flash");
 898 ADPCM_ENCODER(AV_CODEC_ID_ADPCM_YAMAHA,  adpcm_yamaha,  sample_fmts,   0,                             "ADPCM Yamaha");