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

   1 /*
   2  * FLAC audio encoder
   3  * Copyright (c) 2006  Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "libavutil/avassert.h"
  23 #include "libavutil/crc.h"
  24 #include "libavutil/intmath.h"
  25 #include "libavutil/md5.h"
  26 #include "libavutil/opt.h"
  27 #include "avcodec.h"
  28 #include "bswapdsp.h"
  29 #include "put_bits.h"
  30 #include "golomb.h"
  31 #include "internal.h"
  32 #include "lpc.h"
  33 #include "flac.h"
  34 #include "flacdata.h"
  35 #include "flacdsp.h"
  36
  37 #define FLAC_SUBFRAME_CONSTANT  0
  38 #define FLAC_SUBFRAME_VERBATIM  1
  39 #define FLAC_SUBFRAME_FIXED     8
  40 #define FLAC_SUBFRAME_LPC      32
  41
  42 #define MAX_FIXED_ORDER     4
  43 #define MAX_PARTITION_ORDER 8
  44 #define MAX_PARTITIONS     (1 << MAX_PARTITION_ORDER)
  45 #define MAX_LPC_PRECISION  15
  46 #define MAX_LPC_SHIFT      15
  47
  48 enum CodingMode {
  49     CODING_MODE_RICE  = 4,
  50     CODING_MODE_RICE2 = 5,
  51 };
  52
  53 typedef struct CompressionOptions {
  54     int compression_level;
  55     int block_time_ms;
  56     enum FFLPCType lpc_type;
  57     int lpc_passes;
  58     int lpc_coeff_precision;
  59     int min_prediction_order;
  60     int max_prediction_order;
  61     int prediction_order_method;
  62     int min_partition_order;
  63     int max_partition_order;
  64     int ch_mode;
  65 } CompressionOptions;
  66
  67 typedef struct RiceContext {
  68     enum CodingMode coding_mode;
  69     int porder;
  70     int params[MAX_PARTITIONS];
  71 } RiceContext;
  72
  73 typedef struct FlacSubframe {
  74     int type;
  75     int type_code;
  76     int obits;
  77     int wasted;
  78     int order;
  79     int32_t coefs[MAX_LPC_ORDER];
  80     int shift;
  81     RiceContext rc;
  82     int32_t samples[FLAC_MAX_BLOCKSIZE];
  83     int32_t residual[FLAC_MAX_BLOCKSIZE+11];
  84 } FlacSubframe;
  85
  86 typedef struct FlacFrame {
  87     FlacSubframe subframes[FLAC_MAX_CHANNELS];
  88     int blocksize;
  89     int bs_code[2];
  90     uint8_t crc8;
  91     int ch_mode;
  92     int verbatim_only;
  93 } FlacFrame;
  94
  95 typedef struct FlacEncodeContext {
  96     AVClass *class;
  97     PutBitContext pb;
  98     int channels;
  99     int samplerate;
 100     int sr_code[2];
 101     int bps_code;
 102     int max_blocksize;
 103     int min_framesize;
 104     int max_framesize;
 105     int max_encoded_framesize;
 106     uint32_t frame_count;
 107     uint64_t sample_count;
 108     uint8_t md5sum[16];
 109     FlacFrame frame;
 110     CompressionOptions options;
 111     AVCodecContext *avctx;
 112     LPCContext lpc_ctx;
 113     struct AVMD5 *md5ctx;
 114     uint8_t *md5_buffer;
 115     unsigned int md5_buffer_size;
 116     BswapDSPContext bdsp;
 117     FLACDSPContext flac_dsp;
 118
 119     int flushed;
 120     int64_t next_pts;
 121 } FlacEncodeContext;
 122
 123
 124 /**
 125  * Write streaminfo metadata block to byte array.
 126  */
 127 static void write_streaminfo(FlacEncodeContext *s, uint8_t *header)
 128 {
 129     PutBitContext pb;
 130
 131     memset(header, 0, FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 132     init_put_bits(&pb, header, FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 133
 134     /* streaminfo metadata block */
 135     put_bits(&pb, 16, s->max_blocksize);
 136     put_bits(&pb, 16, s->max_blocksize);
 137     put_bits(&pb, 24, s->min_framesize);
 138     put_bits(&pb, 24, s->max_framesize);
 139     put_bits(&pb, 20, s->samplerate);
 140     put_bits(&pb, 3, s->channels-1);
 141     put_bits(&pb,  5, s->avctx->bits_per_raw_sample - 1);
 142     /* write 36-bit sample count in 2 put_bits() calls */
 143     put_bits(&pb, 24, (s->sample_count & 0xFFFFFF000LL) >> 12);
 144     put_bits(&pb, 12,  s->sample_count & 0x000000FFFLL);
 145     flush_put_bits(&pb);
 146     memcpy(&header[18], s->md5sum, 16);
 147 }
 148
 149
 150 /**
 151  * Set blocksize based on samplerate.
 152  * Choose the closest predefined blocksize >= BLOCK_TIME_MS milliseconds.
 153  */
 154 static int select_blocksize(int samplerate, int block_time_ms)
 155 {
 156     int i;
 157     int target;
 158     int blocksize;
 159
 160     av_assert0(samplerate > 0);
 161     blocksize = ff_flac_blocksize_table[1];
 162     target    = (samplerate * block_time_ms) / 1000;
 163     for (i = 0; i < 16; i++) {
 164         if (target >= ff_flac_blocksize_table[i] &&
 165             ff_flac_blocksize_table[i] > blocksize) {
 166             blocksize = ff_flac_blocksize_table[i];
 167         }
 168     }
 169     return blocksize;
 170 }
 171
 172
 173 static av_cold void dprint_compression_options(FlacEncodeContext *s)
 174 {
 175     AVCodecContext     *avctx = s->avctx;
 176     CompressionOptions *opt   = &s->options;
 177
 178     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " compression: %d\n", opt->compression_level);
 179
 180     switch (opt->lpc_type) {
 181     case FF_LPC_TYPE_NONE:
 182         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: None\n");
 183         break;
 184     case FF_LPC_TYPE_FIXED:
 185         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: Fixed pre-defined coefficients\n");
 186         break;
 187     case FF_LPC_TYPE_LEVINSON:
 188         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: Levinson-Durbin recursion with Welch window\n");
 189         break;
 190     case FF_LPC_TYPE_CHOLESKY:
 191         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: Cholesky factorization, %d pass%s\n",
 192                opt->lpc_passes, opt->lpc_passes == 1 ? "" : "es");
 193         break;
 194     }
 195
 196     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " prediction order: %d, %d\n",
 197            opt->min_prediction_order, opt->max_prediction_order);
 198
 199     switch (opt->prediction_order_method) {
 200     case ORDER_METHOD_EST:
 201         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "estimate");
 202         break;
 203     case ORDER_METHOD_2LEVEL:
 204         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "2-level");
 205         break;
 206     case ORDER_METHOD_4LEVEL:
 207         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "4-level");
 208         break;
 209     case ORDER_METHOD_8LEVEL:
 210         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "8-level");
 211         break;
 212     case ORDER_METHOD_SEARCH:
 213         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "full search");
 214         break;
 215     case ORDER_METHOD_LOG:
 216         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "log search");
 217         break;
 218     }
 219
 220
 221     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " partition order: %d, %d\n",
 222            opt->min_partition_order, opt->max_partition_order);
 223
 224     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " block size: %d\n", avctx->frame_size);
 225
 226     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc precision: %d\n",
 227            opt->lpc_coeff_precision);
 228 }
 229
 230
 231 static av_cold int flac_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 232 {
 233     int freq = avctx->sample_rate;
 234     int channels = avctx->channels;
 235     FlacEncodeContext *s = avctx->priv_data;
 236     int i, level, ret;
 237     uint8_t *streaminfo;
 238
 239     s->avctx = avctx;
 240
 241     switch (avctx->sample_fmt) {
 242     case AV_SAMPLE_FMT_S16:
 243         avctx->bits_per_raw_sample = 16;
 244         s->bps_code                = 4;
 245         break;
 246     case AV_SAMPLE_FMT_S32:
 247         if (avctx->bits_per_raw_sample != 24)
 248             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "encoding as 24 bits-per-sample\n");
 249         avctx->bits_per_raw_sample = 24;
 250         s->bps_code                = 6;
 251         break;
 252     }
 253
 254     if (channels < 1 || channels > FLAC_MAX_CHANNELS) {
 255         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "%d channels not supported (max %d)\n",
 256                channels, FLAC_MAX_CHANNELS);
 257         return AVERROR(EINVAL);
 258     }
 259     s->channels = channels;
 260
 261     /* find samplerate in table */
 262     if (freq < 1)
 263         return -1;
 264     for (i = 4; i < 12; i++) {
 265         if (freq == ff_flac_sample_rate_table[i]) {
 266             s->samplerate = ff_flac_sample_rate_table[i];
 267             s->sr_code[0] = i;
 268             s->sr_code[1] = 0;
 269             break;
 270         }
 271     }
 272     /* if not in table, samplerate is non-standard */
 273     if (i == 12) {
 274         if (freq % 1000 == 0 && freq < 255000) {
 275             s->sr_code[0] = 12;
 276             s->sr_code[1] = freq / 1000;
 277         } else if (freq % 10 == 0 && freq < 655350) {
 278             s->sr_code[0] = 14;
 279             s->sr_code[1] = freq / 10;
 280         } else if (freq < 65535) {
 281             s->sr_code[0] = 13;
 282             s->sr_code[1] = freq;
 283         } else {
 284             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "%d Hz not supported\n", freq);
 285             return AVERROR(EINVAL);
 286         }
 287         s->samplerate = freq;
 288     }
 289
 290     /* set compression option defaults based on avctx->compression_level */
 291     if (avctx->compression_level < 0)
 292         s->options.compression_level = 5;
 293     else
 294         s->options.compression_level = avctx->compression_level;
 295
 296     level = s->options.compression_level;
 297     if (level > 12) {
 298         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid compression level: %d\n",
 299                s->options.compression_level);
 300         return AVERROR(EINVAL);
 301     }
 302
 303     s->options.block_time_ms = ((int[]){ 27, 27, 27,105,105,105,105,105,105,105,105,105,105})[level];
 304
 305     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_DEFAULT)
 306         s->options.lpc_type  = ((int[]){ FF_LPC_TYPE_FIXED,    FF_LPC_TYPE_FIXED,    FF_LPC_TYPE_FIXED,
 307                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON,
 308                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON,
 309                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON,
 310                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON})[level];
 311
 312     s->options.min_prediction_order = ((int[]){  2,  0,  0,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1})[level];
 313     s->options.max_prediction_order = ((int[]){  3,  4,  4,  6,  8,  8,  8,  8, 12, 12, 12, 32, 32})[level];
 314
 315     if (s->options.prediction_order_method < 0)
 316         s->options.prediction_order_method = ((int[]){ ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,
 317                                                        ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,
 318                                                        ORDER_METHOD_4LEVEL, ORDER_METHOD_LOG,    ORDER_METHOD_4LEVEL,
 319                                                        ORDER_METHOD_LOG,    ORDER_METHOD_SEARCH, ORDER_METHOD_LOG,
 320                                                        ORDER_METHOD_SEARCH})[level];
 321
 322     if (s->options.min_partition_order > s->options.max_partition_order) {
 323         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid partition orders: min=%d max=%d\n",
 324                s->options.min_partition_order, s->options.max_partition_order);
 325         return AVERROR(EINVAL);
 326     }
 327     if (s->options.min_partition_order < 0)
 328         s->options.min_partition_order = ((int[]){  2,  2,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0})[level];
 329     if (s->options.max_partition_order < 0)
 330         s->options.max_partition_order = ((int[]){  2,  2,  3,  3,  3,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  8})[level];
 331
 332     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_NONE) {
 333         s->options.min_prediction_order = 0;
 334     } else if (avctx->min_prediction_order >= 0) {
 335         if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED) {
 336             if (avctx->min_prediction_order > MAX_FIXED_ORDER) {
 337                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid min prediction order: %d\n",
 338                        avctx->min_prediction_order);
 339                 return AVERROR(EINVAL);
 340             }
 341         } else if (avctx->min_prediction_order < MIN_LPC_ORDER ||
 342                    avctx->min_prediction_order > MAX_LPC_ORDER) {
 343             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid min prediction order: %d\n",
 344                    avctx->min_prediction_order);
 345             return AVERROR(EINVAL);
 346         }
 347         s->options.min_prediction_order = avctx->min_prediction_order;
 348     }
 349     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_NONE) {
 350         s->options.max_prediction_order = 0;
 351     } else if (avctx->max_prediction_order >= 0) {
 352         if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED) {
 353             if (avctx->max_prediction_order > MAX_FIXED_ORDER) {
 354                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid max prediction order: %d\n",
 355                        avctx->max_prediction_order);
 356                 return AVERROR(EINVAL);
 357             }
 358         } else if (avctx->max_prediction_order < MIN_LPC_ORDER ||
 359                    avctx->max_prediction_order > MAX_LPC_ORDER) {
 360             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid max prediction order: %d\n",
 361                    avctx->max_prediction_order);
 362             return AVERROR(EINVAL);
 363         }
 364         s->options.max_prediction_order = avctx->max_prediction_order;
 365     }
 366     if (s->options.max_prediction_order < s->options.min_prediction_order) {
 367         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid prediction orders: min=%d max=%d\n",
 368                s->options.min_prediction_order, s->options.max_prediction_order);
 369         return AVERROR(EINVAL);
 370     }
 371
 372     if (avctx->frame_size > 0) {
 373         if (avctx->frame_size < FLAC_MIN_BLOCKSIZE ||
 374                 avctx->frame_size > FLAC_MAX_BLOCKSIZE) {
 375             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid block size: %d\n",
 376                    avctx->frame_size);
 377             return AVERROR(EINVAL);
 378         }
 379     } else {
 380         s->avctx->frame_size = select_blocksize(s->samplerate, s->options.block_time_ms);
 381     }
 382     s->max_blocksize = s->avctx->frame_size;
 383
 384     /* set maximum encoded frame size in verbatim mode */
 385     s->max_framesize = ff_flac_get_max_frame_size(s->avctx->frame_size,
 386                                                   s->channels,
 387                                                   s->avctx->bits_per_raw_sample);
 388
 389     /* initialize MD5 context */
 390     s->md5ctx = av_md5_alloc();
 391     if (!s->md5ctx)
 392         return AVERROR(ENOMEM);
 393     av_md5_init(s->md5ctx);
 394
 395     streaminfo = av_malloc(FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 396     if (!streaminfo)
 397         return AVERROR(ENOMEM);
 398     write_streaminfo(s, streaminfo);
 399     avctx->extradata = streaminfo;
 400     avctx->extradata_size = FLAC_STREAMINFO_SIZE;
 401
 402     s->frame_count   = 0;
 403     s->min_framesize = s->max_framesize;
 404
 405     if (channels == 3 &&
 406             avctx->channel_layout != (AV_CH_LAYOUT_STEREO|AV_CH_FRONT_CENTER) ||
 407         channels == 4 &&
 408             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_2_2 &&
 409             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_QUAD ||
 410         channels == 5 &&
 411             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_5POINT0 &&
 412             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK ||
 413         channels == 6 &&
 414             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_5POINT1 &&
 415             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK) {
 416         if (avctx->channel_layout) {
 417             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Channel layout not supported by Flac, "
 418                                              "output stream will have incorrect "
 419                                              "channel layout.\n");
 420         } else {
 421             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The encoder "
 422                                                "will use Flac channel layout for "
 423                                                "%d channels.\n", channels);
 424         }
 425     }
 426
 427     ret = ff_lpc_init(&s->lpc_ctx, avctx->frame_size,
 428                       s->options.max_prediction_order, FF_LPC_TYPE_LEVINSON);
 429
 430     ff_bswapdsp_init(&s->bdsp);
 431     ff_flacdsp_init(&s->flac_dsp, avctx->sample_fmt,
 432                     avctx->bits_per_raw_sample);
 433
 434     dprint_compression_options(s);
 435
 436     return ret;
 437 }
 438
 439
 440 static void init_frame(FlacEncodeContext *s, int nb_samples)
 441 {
 442     int i, ch;
 443     FlacFrame *frame;
 444
 445     frame = &s->frame;
 446
 447     for (i = 0; i < 16; i++) {
 448         if (nb_samples == ff_flac_blocksize_table[i]) {
 449             frame->blocksize  = ff_flac_blocksize_table[i];
 450             frame->bs_code[0] = i;
 451             frame->bs_code[1] = 0;
 452             break;
 453         }
 454     }
 455     if (i == 16) {
 456         frame->blocksize = nb_samples;
 457         if (frame->blocksize <= 256) {
 458             frame->bs_code[0] = 6;
 459             frame->bs_code[1] = frame->blocksize-1;
 460         } else {
 461             frame->bs_code[0] = 7;
 462             frame->bs_code[1] = frame->blocksize-1;
 463         }
 464     }
 465
 466     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 467         FlacSubframe *sub = &frame->subframes[ch];
 468
 469         sub->wasted = 0;
 470         sub->obits  = s->avctx->bits_per_raw_sample;
 471
 472         if (sub->obits > 16)
 473             sub->rc.coding_mode = CODING_MODE_RICE2;
 474         else
 475             sub->rc.coding_mode = CODING_MODE_RICE;
 476     }
 477
 478     frame->verbatim_only = 0;
 479 }
 480
 481
 482 /**
 483  * Copy channel-interleaved input samples into separate subframes.
 484  */
 485 static void copy_samples(FlacEncodeContext *s, const void *samples)
 486 {
 487     int i, j, ch;
 488     FlacFrame *frame;
 489     int shift = av_get_bytes_per_sample(s->avctx->sample_fmt) * 8 -
 490                 s->avctx->bits_per_raw_sample;
 491
 492 #define COPY_SAMPLES(bits) do {                                     \
 493     const int ## bits ## _t *samples0 = samples;                    \
 494     frame = &s->frame;                                              \
 495     for (i = 0, j = 0; i < frame->blocksize; i++)                   \
 496         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++, j++)                   \
 497             frame->subframes[ch].samples[i] = samples0[j] >> shift; \
 498 } while (0)
 499
 500     if (s->avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S16)
 501         COPY_SAMPLES(16);
 502     else
 503         COPY_SAMPLES(32);
 504 }
 505
 506
 507 static uint64_t rice_count_exact(int32_t *res, int n, int k)
 508 {
 509     int i;
 510     uint64_t count = 0;
 511
 512     for (i = 0; i < n; i++) {
 513         int32_t v = -2 * res[i] - 1;
 514         v ^= v >> 31;
 515         count += (v >> k) + 1 + k;
 516     }
 517     return count;
 518 }
 519
 520
 521 static uint64_t subframe_count_exact(FlacEncodeContext *s, FlacSubframe *sub,
 522                                      int pred_order)
 523 {
 524     int p, porder, psize;
 525     int i, part_end;
 526     uint64_t count = 0;
 527
 528     /* subframe header */
 529     count += 8;
 530
 531     /* subframe */
 532     if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_CONSTANT) {
 533         count += sub->obits;
 534     } else if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_VERBATIM) {
 535         count += s->frame.blocksize * sub->obits;
 536     } else {
 537         /* warm-up samples */
 538         count += pred_order * sub->obits;
 539
 540         /* LPC coefficients */
 541         if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC)
 542             count += 4 + 5 + pred_order * s->options.lpc_coeff_precision;
 543
 544         /* rice-encoded block */
 545         count += 2;
 546
 547         /* partition order */
 548         porder = sub->rc.porder;
 549         psize  = s->frame.blocksize >> porder;
 550         count += 4;
 551
 552         /* residual */
 553         i        = pred_order;
 554         part_end = psize;
 555         for (p = 0; p < 1 << porder; p++) {
 556             int k = sub->rc.params[p];
 557             count += sub->rc.coding_mode;
 558             count += rice_count_exact(&sub->residual[i], part_end - i, k);
 559             i = part_end;
 560             part_end = FFMIN(s->frame.blocksize, part_end + psize);
 561         }
 562     }
 563
 564     return count;
 565 }
 566
 567
 568 #define rice_encode_count(sum, n, k) (((n)*((k)+1))+((sum-(n>>1))>>(k)))
 569
 570 /**
 571  * Solve for d/dk(rice_encode_count) = n-((sum-(n>>1))>>(k+1)) = 0.
 572  */
 573 static int find_optimal_param(uint64_t sum, int n, int max_param)
 574 {
 575     int k;
 576     uint64_t sum2;
 577
 578     if (sum <= n >> 1)
 579         return 0;
 580     sum2 = sum - (n >> 1);
 581     k    = av_log2(av_clipl_int32(sum2 / n));
 582     return FFMIN(k, max_param);
 583 }
 584
 585
 586 static uint64_t calc_optimal_rice_params(RiceContext *rc, int porder,
 587                                          uint64_t *sums, int n, int pred_order)
 588 {
 589     int i;
 590     int k, cnt, part, max_param;
 591     uint64_t all_bits;
 592
 593     max_param = (1 << rc->coding_mode) - 2;
 594
 595     part     = (1 << porder);
 596     all_bits = 4 * part;
 597
 598     cnt = (n >> porder) - pred_order;
 599     for (i = 0; i < part; i++) {
 600         k = find_optimal_param(sums[i], cnt, max_param);
 601         rc->params[i] = k;
 602         all_bits += rice_encode_count(sums[i], cnt, k);
 603         cnt = n >> porder;
 604     }
 605
 606     rc->porder = porder;
 607
 608     return all_bits;
 609 }
 610
 611
 612 static void calc_sums(int pmin, int pmax, uint32_t *data, int n, int pred_order,
 613                       uint64_t sums[][MAX_PARTITIONS])
 614 {
 615     int i, j;
 616     int parts;
 617     uint32_t *res, *res_end;
 618
 619     /* sums for highest level */
 620     parts   = (1 << pmax);
 621     res     = &data[pred_order];
 622     res_end = &data[n >> pmax];
 623     for (i = 0; i < parts; i++) {
 624         uint64_t sum = 0;
 625         while (res < res_end)
 626             sum += *(res++);
 627         sums[pmax][i] = sum;
 628         res_end += n >> pmax;
 629     }
 630     /* sums for lower levels */
 631     for (i = pmax - 1; i >= pmin; i--) {
 632         parts = (1 << i);
 633         for (j = 0; j < parts; j++)
 634             sums[i][j] = sums[i+1][2*j] + sums[i+1][2*j+1];
 635     }
 636 }
 637
 638
 639 static uint64_t calc_rice_params(RiceContext *rc, int pmin, int pmax,
 640                                  int32_t *data, int n, int pred_order)
 641 {
 642     int i;
 643     uint64_t bits[MAX_PARTITION_ORDER+1];
 644     int opt_porder;
 645     RiceContext tmp_rc;
 646     uint32_t *udata;
 647     uint64_t sums[MAX_PARTITION_ORDER+1][MAX_PARTITIONS];
 648
 649     av_assert1(pmin >= 0 && pmin <= MAX_PARTITION_ORDER);
 650     av_assert1(pmax >= 0 && pmax <= MAX_PARTITION_ORDER);
 651     av_assert1(pmin <= pmax);
 652
 653     tmp_rc.coding_mode = rc->coding_mode;
 654
 655     udata = av_malloc_array(n,  sizeof(uint32_t));
 656     for (i = 0; i < n; i++)
 657         udata[i] = (2*data[i]) ^ (data[i]>>31);
 658
 659     calc_sums(pmin, pmax, udata, n, pred_order, sums);
 660
 661     opt_porder = pmin;
 662     bits[pmin] = UINT32_MAX;
 663     for (i = pmin; i <= pmax; i++) {
 664         bits[i] = calc_optimal_rice_params(&tmp_rc, i, sums[i], n, pred_order);
 665         if (bits[i] <= bits[opt_porder]) {
 666             opt_porder = i;
 667             *rc = tmp_rc;
 668         }
 669     }
 670
 671     av_freep(&udata);
 672     return bits[opt_porder];
 673 }
 674
 675
 676 static int get_max_p_order(int max_porder, int n, int order)
 677 {
 678     int porder = FFMIN(max_porder, av_log2(n^(n-1)));
 679     if (order > 0)
 680         porder = FFMIN(porder, av_log2(n/order));
 681     return porder;
 682 }
 683
 684
 685 static uint64_t find_subframe_rice_params(FlacEncodeContext *s,
 686                                           FlacSubframe *sub, int pred_order)
 687 {
 688     int pmin = get_max_p_order(s->options.min_partition_order,
 689                                s->frame.blocksize, pred_order);
 690     int pmax = get_max_p_order(s->options.max_partition_order,
 691                                s->frame.blocksize, pred_order);
 692
 693     uint64_t bits = 8 + pred_order * sub->obits + 2 + sub->rc.coding_mode;
 694     if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC)
 695         bits += 4 + 5 + pred_order * s->options.lpc_coeff_precision;
 696     bits += calc_rice_params(&sub->rc, pmin, pmax, sub->residual,
 697                              s->frame.blocksize, pred_order);
 698     return bits;
 699 }
 700
 701
 702 static void encode_residual_fixed(int32_t *res, const int32_t *smp, int n,
 703                                   int order)
 704 {
 705     int i;
 706
 707     for (i = 0; i < order; i++)
 708         res[i] = smp[i];
 709
 710     if (order == 0) {
 711         for (i = order; i < n; i++)
 712             res[i] = smp[i];
 713     } else if (order == 1) {
 714         for (i = order; i < n; i++)
 715             res[i] = smp[i] - smp[i-1];
 716     } else if (order == 2) {
 717         int a = smp[order-1] - smp[order-2];
 718         for (i = order; i < n; i += 2) {
 719             int b    = smp[i  ] - smp[i-1];
 720             res[i]   = b - a;
 721             a        = smp[i+1] - smp[i  ];
 722             res[i+1] = a - b;
 723         }
 724     } else if (order == 3) {
 725         int a = smp[order-1] -   smp[order-2];
 726         int c = smp[order-1] - 2*smp[order-2] + smp[order-3];
 727         for (i = order; i < n; i += 2) {
 728             int b    = smp[i  ] - smp[i-1];
 729             int d    = b - a;
 730             res[i]   = d - c;
 731             a        = smp[i+1] - smp[i  ];
 732             c        = a - b;
 733             res[i+1] = c - d;
 734         }
 735     } else {
 736         int a = smp[order-1] -   smp[order-2];
 737         int c = smp[order-1] - 2*smp[order-2] +   smp[order-3];
 738         int e = smp[order-1] - 3*smp[order-2] + 3*smp[order-3] - smp[order-4];
 739         for (i = order; i < n; i += 2) {
 740             int b    = smp[i  ] - smp[i-1];
 741             int d    = b - a;
 742             int f    = d - c;
 743             res[i  ] = f - e;
 744             a        = smp[i+1] - smp[i  ];
 745             c        = a - b;
 746             e        = c - d;
 747             res[i+1] = e - f;
 748         }
 749     }
 750 }
 751
 752
 753 static int encode_residual_ch(FlacEncodeContext *s, int ch)
 754 {
 755     int i, n;
 756     int min_order, max_order, opt_order, omethod;
 757     FlacFrame *frame;
 758     FlacSubframe *sub;
 759     int32_t coefs[MAX_LPC_ORDER][MAX_LPC_ORDER];
 760     int shift[MAX_LPC_ORDER];
 761     int32_t *res, *smp;
 762
 763     frame = &s->frame;
 764     sub   = &frame->subframes[ch];
 765     res   = sub->residual;
 766     smp   = sub->samples;
 767     n     = frame->blocksize;
 768
 769     /* CONSTANT */
 770     for (i = 1; i < n; i++)
 771         if(smp[i] != smp[0])
 772             break;
 773     if (i == n) {
 774         sub->type = sub->type_code = FLAC_SUBFRAME_CONSTANT;
 775         res[0] = smp[0];
 776         return subframe_count_exact(s, sub, 0);
 777     }
 778
 779     /* VERBATIM */
 780     if (frame->verbatim_only || n < 5) {
 781         sub->type = sub->type_code = FLAC_SUBFRAME_VERBATIM;
 782         memcpy(res, smp, n * sizeof(int32_t));
 783         return subframe_count_exact(s, sub, 0);
 784     }
 785
 786     min_order  = s->options.min_prediction_order;
 787     max_order  = s->options.max_prediction_order;
 788     omethod    = s->options.prediction_order_method;
 789
 790     /* FIXED */
 791     sub->type = FLAC_SUBFRAME_FIXED;
 792     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_NONE  ||
 793         s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED || n <= max_order) {
 794         uint64_t bits[MAX_FIXED_ORDER+1];
 795         if (max_order > MAX_FIXED_ORDER)
 796             max_order = MAX_FIXED_ORDER;
 797         opt_order = 0;
 798         bits[0]   = UINT32_MAX;
 799         for (i = min_order; i <= max_order; i++) {
 800             encode_residual_fixed(res, smp, n, i);
 801             bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, i);
 802             if (bits[i] < bits[opt_order])
 803                 opt_order = i;
 804         }
 805         sub->order     = opt_order;
 806         sub->type_code = sub->type | sub->order;
 807         if (sub->order != max_order) {
 808             encode_residual_fixed(res, smp, n, sub->order);
 809             find_subframe_rice_params(s, sub, sub->order);
 810         }
 811         return subframe_count_exact(s, sub, sub->order);
 812     }
 813
 814     /* LPC */
 815     sub->type = FLAC_SUBFRAME_LPC;
 816     opt_order = ff_lpc_calc_coefs(&s->lpc_ctx, smp, n, min_order, max_order,
 817                                   s->options.lpc_coeff_precision, coefs, shift, s->options.lpc_type,
 818                                   s->options.lpc_passes, omethod,
 819                                   MAX_LPC_SHIFT, 0);
 820
 821     if (omethod == ORDER_METHOD_2LEVEL ||
 822         omethod == ORDER_METHOD_4LEVEL ||
 823         omethod == ORDER_METHOD_8LEVEL) {
 824         int levels = 1 << omethod;
 825         uint64_t bits[1 << ORDER_METHOD_8LEVEL];
 826         int order       = -1;
 827         int opt_index   = levels-1;
 828         opt_order       = max_order-1;
 829         bits[opt_index] = UINT32_MAX;
 830         for (i = levels-1; i >= 0; i--) {
 831             int last_order = order;
 832             order = min_order + (((max_order-min_order+1) * (i+1)) / levels)-1;
 833             order = av_clip(order, min_order - 1, max_order - 1);
 834             if (order == last_order)
 835                 continue;
 836             s->flac_dsp.lpc_encode(res, smp, n, order+1, coefs[order],
 837                                    shift[order]);
 838             bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, order+1);
 839             if (bits[i] < bits[opt_index]) {
 840                 opt_index = i;
 841                 opt_order = order;
 842             }
 843         }
 844         opt_order++;
 845     } else if (omethod == ORDER_METHOD_SEARCH) {
 846         // brute-force optimal order search
 847         uint64_t bits[MAX_LPC_ORDER];
 848         opt_order = 0;
 849         bits[0]   = UINT32_MAX;
 850         for (i = min_order-1; i < max_order; i++) {
 851             s->flac_dsp.lpc_encode(res, smp, n, i+1, coefs[i], shift[i]);
 852             bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, i+1);
 853             if (bits[i] < bits[opt_order])
 854                 opt_order = i;
 855         }
 856         opt_order++;
 857     } else if (omethod == ORDER_METHOD_LOG) {
 858         uint64_t bits[MAX_LPC_ORDER];
 859         int step;
 860
 861         opt_order = min_order - 1 + (max_order-min_order)/3;
 862         memset(bits, -1, sizeof(bits));
 863
 864         for (step = 16; step; step >>= 1) {
 865             int last = opt_order;
 866             for (i = last-step; i <= last+step; i += step) {
 867                 if (i < min_order-1 || i >= max_order || bits[i] < UINT32_MAX)
 868                     continue;
 869                 s->flac_dsp.lpc_encode(res, smp, n, i+1, coefs[i], shift[i]);
 870                 bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, i+1);
 871                 if (bits[i] < bits[opt_order])
 872                     opt_order = i;
 873             }
 874         }
 875         opt_order++;
 876     }
 877
 878     sub->order     = opt_order;
 879     sub->type_code = sub->type | (sub->order-1);
 880     sub->shift     = shift[sub->order-1];
 881     for (i = 0; i < sub->order; i++)
 882         sub->coefs[i] = coefs[sub->order-1][i];
 883
 884     s->flac_dsp.lpc_encode(res, smp, n, sub->order, sub->coefs, sub->shift);
 885
 886     find_subframe_rice_params(s, sub, sub->order);
 887
 888     return subframe_count_exact(s, sub, sub->order);
 889 }
 890
 891
 892 static int count_frame_header(FlacEncodeContext *s)
 893 {
 894     uint8_t av_unused tmp;
 895     int count;
 896
 897     /*
 898     <14> Sync code
 899     <1>  Reserved
 900     <1>  Blocking strategy
 901     <4>  Block size in inter-channel samples
 902     <4>  Sample rate
 903     <4>  Channel assignment
 904     <3>  Sample size in bits
 905     <1>  Reserved
 906     */
 907     count = 32;
 908
 909     /* coded frame number */
 910     PUT_UTF8(s->frame_count, tmp, count += 8;)
 911
 912     /* explicit block size */
 913     if (s->frame.bs_code[0] == 6)
 914         count += 8;
 915     else if (s->frame.bs_code[0] == 7)
 916         count += 16;
 917
 918     /* explicit sample rate */
 919     count += ((s->sr_code[0] == 12) + (s->sr_code[0] > 12)) * 8;
 920
 921     /* frame header CRC-8 */
 922     count += 8;
 923
 924     return count;
 925 }
 926
 927
 928 static int encode_frame(FlacEncodeContext *s)
 929 {
 930     int ch;
 931     uint64_t count;
 932
 933     count = count_frame_header(s);
 934
 935     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 936         count += encode_residual_ch(s, ch);
 937
 938     count += (8 - (count & 7)) & 7; // byte alignment
 939     count += 16;                    // CRC-16
 940
 941     count >>= 3;
 942     if (count > INT_MAX)
 943         return AVERROR_BUG;
 944     return count;
 945 }
 946
 947
 948 static void remove_wasted_bits(FlacEncodeContext *s)
 949 {
 950     int ch, i;
 951
 952     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 953         FlacSubframe *sub = &s->frame.subframes[ch];
 954         int32_t v         = 0;
 955
 956         for (i = 0; i < s->frame.blocksize; i++) {
 957             v |= sub->samples[i];
 958             if (v & 1)
 959                 break;
 960         }
 961
 962         if (v && !(v & 1)) {
 963             v = av_ctz(v);
 964
 965             for (i = 0; i < s->frame.blocksize; i++)
 966                 sub->samples[i] >>= v;
 967
 968             sub->wasted = v;
 969             sub->obits -= v;
 970
 971             /* for 24-bit, check if removing wasted bits makes the range better
 972                suited for using RICE instead of RICE2 for entropy coding */
 973             if (sub->obits <= 17)
 974                 sub->rc.coding_mode = CODING_MODE_RICE;
 975         }
 976     }
 977 }
 978
 979
 980 static int estimate_stereo_mode(int32_t *left_ch, int32_t *right_ch, int n,
 981                                 int max_rice_param)
 982 {
 983     int i, best;
 984     int32_t lt, rt;
 985     uint64_t sum[4];
 986     uint64_t score[4];
 987     int k;
 988
 989     /* calculate sum of 2nd order residual for each channel */
 990     sum[0] = sum[1] = sum[2] = sum[3] = 0;
 991     for (i = 2; i < n; i++) {
 992         lt = left_ch[i]  - 2*left_ch[i-1]  + left_ch[i-2];
 993         rt = right_ch[i] - 2*right_ch[i-1] + right_ch[i-2];
 994         sum[2] += FFABS((lt + rt) >> 1);
 995         sum[3] += FFABS(lt - rt);
 996         sum[0] += FFABS(lt);
 997         sum[1] += FFABS(rt);
 998     }
 999     /* estimate bit counts */
1000     for (i = 0; i < 4; i++) {
1001         k      = find_optimal_param(2 * sum[i], n, max_rice_param);
1002         sum[i] = rice_encode_count( 2 * sum[i], n, k);
1003     }
1004
1005     /* calculate score for each mode */
1006     score[0] = sum[0] + sum[1];
1007     score[1] = sum[0] + sum[3];
1008     score[2] = sum[1] + sum[3];
1009     score[3] = sum[2] + sum[3];
1010
1011     /* return mode with lowest score */
1012     best = 0;
1013     for (i = 1; i < 4; i++)
1014         if (score[i] < score[best])
1015             best = i;
1016
1017     return best;
1018 }
1019
1020
1021 /**
1022  * Perform stereo channel decorrelation.
1023  */
1024 static void channel_decorrelation(FlacEncodeContext *s)
1025 {
1026     FlacFrame *frame;
1027     int32_t *left, *right;
1028     int i, n;
1029
1030     frame = &s->frame;
1031     n     = frame->blocksize;
1032     left  = frame->subframes[0].samples;
1033     right = frame->subframes[1].samples;
1034
1035     if (s->channels != 2) {
1036         frame->ch_mode = FLAC_CHMODE_INDEPENDENT;
1037         return;
1038     }
1039
1040     if (s->options.ch_mode < 0) {
1041         int max_rice_param = (1 << frame->subframes[0].rc.coding_mode) - 2;
1042         frame->ch_mode = estimate_stereo_mode(left, right, n, max_rice_param);
1043     } else
1044         frame->ch_mode = s->options.ch_mode;
1045
1046     /* perform decorrelation and adjust bits-per-sample */
1047     if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_INDEPENDENT)
1048         return;
1049     if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_MID_SIDE) {
1050         int32_t tmp;
1051         for (i = 0; i < n; i++) {
1052             tmp      = left[i];
1053             left[i]  = (tmp + right[i]) >> 1;
1054             right[i] =  tmp - right[i];
1055         }
1056         frame->subframes[1].obits++;
1057     } else if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_LEFT_SIDE) {
1058         for (i = 0; i < n; i++)
1059             right[i] = left[i] - right[i];
1060         frame->subframes[1].obits++;
1061     } else {
1062         for (i = 0; i < n; i++)
1063             left[i] -= right[i];
1064         frame->subframes[0].obits++;
1065     }
1066 }
1067
1068
1069 static void write_utf8(PutBitContext *pb, uint32_t val)
1070 {
1071     uint8_t tmp;
1072     PUT_UTF8(val, tmp, put_bits(pb, 8, tmp);)
1073 }
1074
1075
1076 static void write_frame_header(FlacEncodeContext *s)
1077 {
1078     FlacFrame *frame;
1079     int crc;
1080
1081     frame = &s->frame;
1082
1083     put_bits(&s->pb, 16, 0xFFF8);
1084     put_bits(&s->pb, 4, frame->bs_code[0]);
1085     put_bits(&s->pb, 4, s->sr_code[0]);
1086
1087     if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_INDEPENDENT)
1088         put_bits(&s->pb, 4, s->channels-1);
1089     else
1090         put_bits(&s->pb, 4, frame->ch_mode + FLAC_MAX_CHANNELS - 1);
1091
1092     put_bits(&s->pb, 3, s->bps_code);
1093     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1094     write_utf8(&s->pb, s->frame_count);
1095
1096     if (frame->bs_code[0] == 6)
1097         put_bits(&s->pb, 8, frame->bs_code[1]);
1098     else if (frame->bs_code[0] == 7)
1099         put_bits(&s->pb, 16, frame->bs_code[1]);
1100
1101     if (s->sr_code[0] == 12)
1102         put_bits(&s->pb, 8, s->sr_code[1]);
1103     else if (s->sr_code[0] > 12)
1104         put_bits(&s->pb, 16, s->sr_code[1]);
1105
1106     flush_put_bits(&s->pb);
1107     crc = av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_8_ATM), 0, s->pb.buf,
1108                  put_bits_count(&s->pb) >> 3);
1109     put_bits(&s->pb, 8, crc);
1110 }
1111
1112
1113 static void write_subframes(FlacEncodeContext *s)
1114 {
1115     int ch;
1116
1117     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1118         FlacSubframe *sub = &s->frame.subframes[ch];
1119         int i, p, porder, psize;
1120         int32_t *part_end;
1121         int32_t *res       =  sub->residual;
1122         int32_t *frame_end = &sub->residual[s->frame.blocksize];
1123
1124         /* subframe header */
1125         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1126         put_bits(&s->pb, 6, sub->type_code);
1127         put_bits(&s->pb, 1, !!sub->wasted);
1128         if (sub->wasted)
1129             put_bits(&s->pb, sub->wasted, 1);
1130
1131         /* subframe */
1132         if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_CONSTANT) {
1133             put_sbits(&s->pb, sub->obits, res[0]);
1134         } else if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_VERBATIM) {
1135             while (res < frame_end)
1136                 put_sbits(&s->pb, sub->obits, *res++);
1137         } else {
1138             /* warm-up samples */
1139             for (i = 0; i < sub->order; i++)
1140                 put_sbits(&s->pb, sub->obits, *res++);
1141
1142             /* LPC coefficients */
1143             if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC) {
1144                 int cbits = s->options.lpc_coeff_precision;
1145                 put_bits( &s->pb, 4, cbits-1);
1146                 put_sbits(&s->pb, 5, sub->shift);
1147                 for (i = 0; i < sub->order; i++)
1148                     put_sbits(&s->pb, cbits, sub->coefs[i]);
1149             }
1150
1151             /* rice-encoded block */
1152             put_bits(&s->pb, 2, sub->rc.coding_mode - 4);
1153
1154             /* partition order */
1155             porder  = sub->rc.porder;
1156             psize   = s->frame.blocksize >> porder;
1157             put_bits(&s->pb, 4, porder);
1158
1159             /* residual */
1160             part_end  = &sub->residual[psize];
1161             for (p = 0; p < 1 << porder; p++) {
1162                 int k = sub->rc.params[p];
1163                 put_bits(&s->pb, sub->rc.coding_mode, k);
1164                 while (res < part_end)
1165                     set_sr_golomb_flac(&s->pb, *res++, k, INT32_MAX, 0);
1166                 part_end = FFMIN(frame_end, part_end + psize);
1167             }
1168         }
1169     }
1170 }
1171
1172
1173 static void write_frame_footer(FlacEncodeContext *s)
1174 {
1175     int crc;
1176     flush_put_bits(&s->pb);
1177     crc = av_bswap16(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0, s->pb.buf,
1178                             put_bits_count(&s->pb)>>3));
1179     put_bits(&s->pb, 16, crc);
1180     flush_put_bits(&s->pb);
1181 }
1182
1183
1184 static int write_frame(FlacEncodeContext *s, AVPacket *avpkt)
1185 {
1186     init_put_bits(&s->pb, avpkt->data, avpkt->size);
1187     write_frame_header(s);
1188     write_subframes(s);
1189     write_frame_footer(s);
1190     return put_bits_count(&s->pb) >> 3;
1191 }
1192
1193
1194 static int update_md5_sum(FlacEncodeContext *s, const void *samples)
1195 {
1196     const uint8_t *buf;
1197     int buf_size = s->frame.blocksize * s->channels *
1198                    ((s->avctx->bits_per_raw_sample + 7) / 8);
1199
1200     if (s->avctx->bits_per_raw_sample > 16 || HAVE_BIGENDIAN) {
1201         av_fast_malloc(&s->md5_buffer, &s->md5_buffer_size, buf_size);
1202         if (!s->md5_buffer)
1203             return AVERROR(ENOMEM);
1204     }
1205
1206     if (s->avctx->bits_per_raw_sample <= 16) {
1207         buf = (const uint8_t *)samples;
1208 #if HAVE_BIGENDIAN
1209         s->bdsp.bswap16_buf((uint16_t *) s->md5_buffer,
1210                             (const uint16_t *) samples, buf_size / 2);
1211         buf = s->md5_buffer;
1212 #endif
1213     } else {
1214         int i;
1215         const int32_t *samples0 = samples;
1216         uint8_t *tmp            = s->md5_buffer;
1217
1218         for (i = 0; i < s->frame.blocksize * s->channels; i++) {
1219             int32_t v = samples0[i] >> 8;
1220             *tmp++    = (v      ) & 0xFF;
1221             *tmp++    = (v >>  8) & 0xFF;
1222             *tmp++    = (v >> 16) & 0xFF;
1223         }
1224         buf = s->md5_buffer;
1225     }
1226     av_md5_update(s->md5ctx, buf, buf_size);
1227
1228     return 0;
1229 }
1230
1231
1232 static int flac_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
1233                              const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
1234 {
1235     FlacEncodeContext *s;
1236     int frame_bytes, out_bytes, ret;
1237
1238     s = avctx->priv_data;
1239
1240     /* when the last block is reached, update the header in extradata */
1241     if (!frame) {
1242         s->max_framesize = s->max_encoded_framesize;
1243         av_md5_final(s->md5ctx, s->md5sum);
1244         write_streaminfo(s, avctx->extradata);
1245
1246         if (avctx->side_data_only_packets && !s->flushed) {
1247             uint8_t *side_data = av_packet_new_side_data(avpkt, AV_PKT_DATA_NEW_EXTRADATA,
1248                                                          avctx->extradata_size);
1249             if (!side_data)
1250                 return AVERROR(ENOMEM);
1251             memcpy(side_data, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
1252
1253             avpkt->pts = s->next_pts;
1254
1255             *got_packet_ptr = 1;
1256             s->flushed = 1;
1257         }
1258
1259         return 0;
1260     }
1261
1262     /* change max_framesize for small final frame */
1263     if (frame->nb_samples < s->frame.blocksize) {
1264         s->max_framesize = ff_flac_get_max_frame_size(frame->nb_samples,
1265                                                       s->channels,
1266                                                       avctx->bits_per_raw_sample);
1267     }
1268
1269     init_frame(s, frame->nb_samples);
1270
1271     copy_samples(s, frame->data[0]);
1272
1273     channel_decorrelation(s);
1274
1275     remove_wasted_bits(s);
1276
1277     frame_bytes = encode_frame(s);
1278
1279     /* Fall back on verbatim mode if the compressed frame is larger than it
1280        would be if encoded uncompressed. */
1281     if (frame_bytes < 0 || frame_bytes > s->max_framesize) {
1282         s->frame.verbatim_only = 1;
1283         frame_bytes = encode_frame(s);
1284         if (frame_bytes < 0) {
1285             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Bad frame count\n");
1286             return frame_bytes;
1287         }
1288     }
1289
1290     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, frame_bytes)) < 0)
1291         return ret;
1292
1293     out_bytes = write_frame(s, avpkt);
1294
1295     s->frame_count++;
1296     s->sample_count += frame->nb_samples;
1297     if ((ret = update_md5_sum(s, frame->data[0])) < 0) {
1298         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error updating MD5 checksum\n");
1299         return ret;
1300     }
1301     if (out_bytes > s->max_encoded_framesize)
1302         s->max_encoded_framesize = out_bytes;
1303     if (out_bytes < s->min_framesize)
1304         s->min_framesize = out_bytes;
1305
1306     avpkt->pts      = frame->pts;
1307     avpkt->duration = ff_samples_to_time_base(avctx, frame->nb_samples);
1308     avpkt->size     = out_bytes;
1309
1310     s->next_pts = avpkt->pts + avpkt->duration;
1311
1312     *got_packet_ptr = 1;
1313     return 0;
1314 }
1315
1316
1317 static av_cold int flac_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1318 {
1319     if (avctx->priv_data) {
1320         FlacEncodeContext *s = avctx->priv_data;
1321         av_freep(&s->md5ctx);
1322         av_freep(&s->md5_buffer);
1323         ff_lpc_end(&s->lpc_ctx);
1324     }
1325     av_freep(&avctx->extradata);
1326     avctx->extradata_size = 0;
1327     return 0;
1328 }
1329
1330 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
1331 static const AVOption options[] = {
1332 { "lpc_coeff_precision", "LPC coefficient precision", offsetof(FlacEncodeContext, options.lpc_coeff_precision), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 15 }, 0, MAX_LPC_PRECISION, FLAGS },
1333 { "lpc_type", "LPC algorithm", offsetof(FlacEncodeContext, options.lpc_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = FF_LPC_TYPE_DEFAULT }, FF_LPC_TYPE_DEFAULT, FF_LPC_TYPE_NB-1, FLAGS, "lpc_type" },
1334 { "none",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = FF_LPC_TYPE_NONE },     INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1335 { "fixed",    NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = FF_LPC_TYPE_FIXED },    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1336 { "levinson", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = FF_LPC_TYPE_LEVINSON }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1337 { "cholesky", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = FF_LPC_TYPE_CHOLESKY }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1338 { "lpc_passes", "Number of passes to use for Cholesky factorization during LPC analysis", offsetof(FlacEncodeContext, options.lpc_passes),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 2 }, 1, INT_MAX, FLAGS },
1339 { "min_partition_order",  NULL, offsetof(FlacEncodeContext, options.min_partition_order),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1 },      -1, MAX_PARTITION_ORDER, FLAGS },
1340 { "max_partition_order",  NULL, offsetof(FlacEncodeContext, options.max_partition_order),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1 },      -1, MAX_PARTITION_ORDER, FLAGS },
1341 { "prediction_order_method", "Search method for selecting prediction order", offsetof(FlacEncodeContext, options.prediction_order_method), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1 }, -1, ORDER_METHOD_LOG, FLAGS, "predm" },
1342 { "estimation", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = ORDER_METHOD_EST },    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1343 { "2level",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = ORDER_METHOD_2LEVEL }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1344 { "4level",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = ORDER_METHOD_4LEVEL }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1345 { "8level",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = ORDER_METHOD_8LEVEL }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1346 { "search",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = ORDER_METHOD_SEARCH }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1347 { "log",        NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = ORDER_METHOD_LOG },    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1348 { "ch_mode", "Stereo decorrelation mode", offsetof(FlacEncodeContext, options.ch_mode), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 }, -1, FLAC_CHMODE_MID_SIDE, FLAGS, "ch_mode" },
1349 { "auto",       NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = -1                      }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "ch_mode" },
1350 { "indep",      NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FLAC_CHMODE_INDEPENDENT }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "ch_mode" },
1351 { "left_side",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FLAC_CHMODE_LEFT_SIDE   }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "ch_mode" },
1352 { "right_side", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FLAC_CHMODE_RIGHT_SIDE  }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "ch_mode" },
1353 { "mid_side",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FLAC_CHMODE_MID_SIDE    }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "ch_mode" },
1354 { NULL },
1355 };
1356
1357 static const AVClass flac_encoder_class = {
1358     "FLAC encoder",
1359     av_default_item_name,
1360     options,
1361     LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1362 };
1363
1364 AVCodec ff_flac_encoder = {
1365     .name           = "flac",
1366     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("FLAC (Free Lossless Audio Codec)"),
1367     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1368     .id             = AV_CODEC_ID_FLAC,
1369     .priv_data_size = sizeof(FlacEncodeContext),
1370     .init           = flac_encode_init,
1371     .encode2        = flac_encode_frame,
1372     .close          = flac_encode_close,
1373     .capabilities   = CODEC_CAP_SMALL_LAST_FRAME | CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_LOSSLESS,
1374     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16,
1375                                                      AV_SAMPLE_FMT_S32,
1376                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1377     .priv_class     = &flac_encoder_class,
1378 };