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/crc.h"
  23 #include "libavutil/md5.h"
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "avcodec.h"
  26 #include "get_bits.h"
  27 #include "golomb.h"
  28 #include "lpc.h"
  29 #include "flac.h"
  30 #include "flacdata.h"
  31
  32 #define FLAC_SUBFRAME_CONSTANT  0
  33 #define FLAC_SUBFRAME_VERBATIM  1
  34 #define FLAC_SUBFRAME_FIXED     8
  35 #define FLAC_SUBFRAME_LPC      32
  36
  37 #define MAX_FIXED_ORDER     4
  38 #define MAX_PARTITION_ORDER 8
  39 #define MAX_PARTITIONS     (1 << MAX_PARTITION_ORDER)
  40 #define MAX_LPC_PRECISION  15
  41 #define MAX_LPC_SHIFT      15
  42 #define MAX_RICE_PARAM     14
  43
  44 typedef struct CompressionOptions {
  45     int compression_level;
  46     int block_time_ms;
  47     enum FFLPCType lpc_type;
  48     int lpc_passes;
  49     int lpc_coeff_precision;
  50     int min_prediction_order;
  51     int max_prediction_order;
  52     int prediction_order_method;
  53     int min_partition_order;
  54     int max_partition_order;
  55 } CompressionOptions;
  56
  57 typedef struct RiceContext {
  58     int porder;
  59     int params[MAX_PARTITIONS];
  60 } RiceContext;
  61
  62 typedef struct FlacSubframe {
  63     int type;
  64     int type_code;
  65     int obits;
  66     int order;
  67     int32_t coefs[MAX_LPC_ORDER];
  68     int shift;
  69     RiceContext rc;
  70     int32_t samples[FLAC_MAX_BLOCKSIZE];
  71     int32_t residual[FLAC_MAX_BLOCKSIZE+1];
  72 } FlacSubframe;
  73
  74 typedef struct FlacFrame {
  75     FlacSubframe subframes[FLAC_MAX_CHANNELS];
  76     int blocksize;
  77     int bs_code[2];
  78     uint8_t crc8;
  79     int ch_mode;
  80     int verbatim_only;
  81 } FlacFrame;
  82
  83 typedef struct FlacEncodeContext {
  84     AVClass *class;
  85     PutBitContext pb;
  86     int channels;
  87     int samplerate;
  88     int sr_code[2];
  89     int max_blocksize;
  90     int min_framesize;
  91     int max_framesize;
  92     int max_encoded_framesize;
  93     uint32_t frame_count;
  94     uint64_t sample_count;
  95     uint8_t md5sum[16];
  96     FlacFrame frame;
  97     CompressionOptions options;
  98     AVCodecContext *avctx;
  99     LPCContext lpc_ctx;
 100     struct AVMD5 *md5ctx;
 101 } FlacEncodeContext;
 102
 103
 104 /**
 105  * Write streaminfo metadata block to byte array.
 106  */
 107 static void write_streaminfo(FlacEncodeContext *s, uint8_t *header)
 108 {
 109     PutBitContext pb;
 110
 111     memset(header, 0, FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 112     init_put_bits(&pb, header, FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 113
 114     /* streaminfo metadata block */
 115     put_bits(&pb, 16, s->max_blocksize);
 116     put_bits(&pb, 16, s->max_blocksize);
 117     put_bits(&pb, 24, s->min_framesize);
 118     put_bits(&pb, 24, s->max_framesize);
 119     put_bits(&pb, 20, s->samplerate);
 120     put_bits(&pb, 3, s->channels-1);
 121     put_bits(&pb, 5, 15);       /* bits per sample - 1 */
 122     /* write 36-bit sample count in 2 put_bits() calls */
 123     put_bits(&pb, 24, (s->sample_count & 0xFFFFFF000LL) >> 12);
 124     put_bits(&pb, 12,  s->sample_count & 0x000000FFFLL);
 125     flush_put_bits(&pb);
 126     memcpy(&header[18], s->md5sum, 16);
 127 }
 128
 129
 130 /**
 131  * Set blocksize based on samplerate.
 132  * Choose the closest predefined blocksize >= BLOCK_TIME_MS milliseconds.
 133  */
 134 static int select_blocksize(int samplerate, int block_time_ms)
 135 {
 136     int i;
 137     int target;
 138     int blocksize;
 139
 140     assert(samplerate > 0);
 141     blocksize = ff_flac_blocksize_table[1];
 142     target    = (samplerate * block_time_ms) / 1000;
 143     for (i = 0; i < 16; i++) {
 144         if (target >= ff_flac_blocksize_table[i] &&
 145             ff_flac_blocksize_table[i] > blocksize) {
 146             blocksize = ff_flac_blocksize_table[i];
 147         }
 148     }
 149     return blocksize;
 150 }
 151
 152
 153 static av_cold void dprint_compression_options(FlacEncodeContext *s)
 154 {
 155     AVCodecContext     *avctx = s->avctx;
 156     CompressionOptions *opt   = &s->options;
 157
 158     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " compression: %d\n", opt->compression_level);
 159
 160     switch (opt->lpc_type) {
 161     case FF_LPC_TYPE_NONE:
 162         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: None\n");
 163         break;
 164     case FF_LPC_TYPE_FIXED:
 165         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: Fixed pre-defined coefficients\n");
 166         break;
 167     case FF_LPC_TYPE_LEVINSON:
 168         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: Levinson-Durbin recursion with Welch window\n");
 169         break;
 170     case FF_LPC_TYPE_CHOLESKY:
 171         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: Cholesky factorization, %d pass%s\n",
 172                opt->lpc_passes, opt->lpc_passes == 1 ? "" : "es");
 173         break;
 174     }
 175
 176     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " prediction order: %d, %d\n",
 177            opt->min_prediction_order, opt->max_prediction_order);
 178
 179     switch (opt->prediction_order_method) {
 180     case ORDER_METHOD_EST:
 181         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "estimate");
 182         break;
 183     case ORDER_METHOD_2LEVEL:
 184         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "2-level");
 185         break;
 186     case ORDER_METHOD_4LEVEL:
 187         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "4-level");
 188         break;
 189     case ORDER_METHOD_8LEVEL:
 190         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "8-level");
 191         break;
 192     case ORDER_METHOD_SEARCH:
 193         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "full search");
 194         break;
 195     case ORDER_METHOD_LOG:
 196         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "log search");
 197         break;
 198     }
 199
 200
 201     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " partition order: %d, %d\n",
 202            opt->min_partition_order, opt->max_partition_order);
 203
 204     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " block size: %d\n", avctx->frame_size);
 205
 206     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc precision: %d\n",
 207            opt->lpc_coeff_precision);
 208 }
 209
 210
 211 static av_cold int flac_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 212 {
 213     int freq = avctx->sample_rate;
 214     int channels = avctx->channels;
 215     FlacEncodeContext *s = avctx->priv_data;
 216     int i, level, ret;
 217     uint8_t *streaminfo;
 218
 219     s->avctx = avctx;
 220
 221     if (avctx->sample_fmt != AV_SAMPLE_FMT_S16)
 222         return -1;
 223
 224     if (channels < 1 || channels > FLAC_MAX_CHANNELS)
 225         return -1;
 226     s->channels = channels;
 227
 228     /* find samplerate in table */
 229     if (freq < 1)
 230         return -1;
 231     for (i = 4; i < 12; i++) {
 232         if (freq == ff_flac_sample_rate_table[i]) {
 233             s->samplerate = ff_flac_sample_rate_table[i];
 234             s->sr_code[0] = i;
 235             s->sr_code[1] = 0;
 236             break;
 237         }
 238     }
 239     /* if not in table, samplerate is non-standard */
 240     if (i == 12) {
 241         if (freq % 1000 == 0 && freq < 255000) {
 242             s->sr_code[0] = 12;
 243             s->sr_code[1] = freq / 1000;
 244         } else if (freq % 10 == 0 && freq < 655350) {
 245             s->sr_code[0] = 14;
 246             s->sr_code[1] = freq / 10;
 247         } else if (freq < 65535) {
 248             s->sr_code[0] = 13;
 249             s->sr_code[1] = freq;
 250         } else {
 251             return -1;
 252         }
 253         s->samplerate = freq;
 254     }
 255
 256     /* set compression option defaults based on avctx->compression_level */
 257     if (avctx->compression_level < 0)
 258         s->options.compression_level = 5;
 259     else
 260         s->options.compression_level = avctx->compression_level;
 261
 262     level = s->options.compression_level;
 263     if (level > 12) {
 264         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid compression level: %d\n",
 265                s->options.compression_level);
 266         return -1;
 267     }
 268
 269     s->options.block_time_ms = ((int[]){ 27, 27, 27,105,105,105,105,105,105,105,105,105,105})[level];
 270
 271     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_DEFAULT)
 272         s->options.lpc_type  = ((int[]){ FF_LPC_TYPE_FIXED,    FF_LPC_TYPE_FIXED,    FF_LPC_TYPE_FIXED,
 273                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON,
 274                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON,
 275                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON,
 276                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON})[level];
 277
 278     s->options.min_prediction_order = ((int[]){  2,  0,  0,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1})[level];
 279     s->options.max_prediction_order = ((int[]){  3,  4,  4,  6,  8,  8,  8,  8, 12, 12, 12, 32, 32})[level];
 280
 281     if (s->options.prediction_order_method < 0)
 282         s->options.prediction_order_method = ((int[]){ ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,
 283                                                        ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,
 284                                                        ORDER_METHOD_4LEVEL, ORDER_METHOD_LOG,    ORDER_METHOD_4LEVEL,
 285                                                        ORDER_METHOD_LOG,    ORDER_METHOD_SEARCH, ORDER_METHOD_LOG,
 286                                                        ORDER_METHOD_SEARCH})[level];
 287
 288     if (s->options.min_partition_order > s->options.max_partition_order) {
 289         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid partition orders: min=%d max=%d\n",
 290                s->options.min_partition_order, s->options.max_partition_order);
 291         return AVERROR(EINVAL);
 292     }
 293     if (s->options.min_partition_order < 0)
 294         s->options.min_partition_order = ((int[]){  2,  2,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0})[level];
 295     if (s->options.max_partition_order < 0)
 296         s->options.max_partition_order = ((int[]){  2,  2,  3,  3,  3,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  8})[level];
 297
 298     /* set compression option overrides from AVCodecContext */
 299 #if FF_API_FLAC_GLOBAL_OPTS
 300     if (avctx->lpc_type > FF_LPC_TYPE_DEFAULT) {
 301         if (avctx->lpc_type > FF_LPC_TYPE_CHOLESKY) {
 302             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unknown lpc type: %d\n", avctx->lpc_type);
 303             return -1;
 304         }
 305         s->options.lpc_type = avctx->lpc_type;
 306         if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_CHOLESKY) {
 307             if (avctx->lpc_passes < 0) {
 308                 // default number of passes for Cholesky
 309                 s->options.lpc_passes = 2;
 310             } else if (avctx->lpc_passes == 0) {
 311                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid number of lpc passes: %d\n",
 312                        avctx->lpc_passes);
 313                 return -1;
 314             } else {
 315                 s->options.lpc_passes = avctx->lpc_passes;
 316             }
 317         }
 318     }
 319 #endif
 320
 321     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_NONE) {
 322         s->options.min_prediction_order = 0;
 323     } else if (avctx->min_prediction_order >= 0) {
 324         if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED) {
 325             if (avctx->min_prediction_order > MAX_FIXED_ORDER) {
 326                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid min prediction order: %d\n",
 327                        avctx->min_prediction_order);
 328                 return -1;
 329             }
 330         } else if (avctx->min_prediction_order < MIN_LPC_ORDER ||
 331                    avctx->min_prediction_order > MAX_LPC_ORDER) {
 332             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid min prediction order: %d\n",
 333                    avctx->min_prediction_order);
 334             return -1;
 335         }
 336         s->options.min_prediction_order = avctx->min_prediction_order;
 337     }
 338     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_NONE) {
 339         s->options.max_prediction_order = 0;
 340     } else if (avctx->max_prediction_order >= 0) {
 341         if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED) {
 342             if (avctx->max_prediction_order > MAX_FIXED_ORDER) {
 343                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid max prediction order: %d\n",
 344                        avctx->max_prediction_order);
 345                 return -1;
 346             }
 347         } else if (avctx->max_prediction_order < MIN_LPC_ORDER ||
 348                    avctx->max_prediction_order > MAX_LPC_ORDER) {
 349             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid max prediction order: %d\n",
 350                    avctx->max_prediction_order);
 351             return -1;
 352         }
 353         s->options.max_prediction_order = avctx->max_prediction_order;
 354     }
 355     if (s->options.max_prediction_order < s->options.min_prediction_order) {
 356         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid prediction orders: min=%d max=%d\n",
 357                s->options.min_prediction_order, s->options.max_prediction_order);
 358         return -1;
 359     }
 360
 361 #if FF_API_FLAC_GLOBAL_OPTS
 362     if (avctx->prediction_order_method >= 0) {
 363         if (avctx->prediction_order_method > ORDER_METHOD_LOG) {
 364             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid prediction order method: %d\n",
 365                    avctx->prediction_order_method);
 366             return -1;
 367         }
 368         s->options.prediction_order_method = avctx->prediction_order_method;
 369     }
 370
 371     if (avctx->min_partition_order >= 0) {
 372         if (avctx->min_partition_order > MAX_PARTITION_ORDER) {
 373             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid min partition order: %d\n",
 374                    avctx->min_partition_order);
 375             return -1;
 376         }
 377         s->options.min_partition_order = avctx->min_partition_order;
 378     }
 379     if (avctx->max_partition_order >= 0) {
 380         if (avctx->max_partition_order > MAX_PARTITION_ORDER) {
 381             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid max partition order: %d\n",
 382                    avctx->max_partition_order);
 383             return -1;
 384         }
 385         s->options.max_partition_order = avctx->max_partition_order;
 386     }
 387     if (s->options.max_partition_order < s->options.min_partition_order) {
 388         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid partition orders: min=%d max=%d\n",
 389                s->options.min_partition_order, s->options.max_partition_order);
 390         return -1;
 391     }
 392 #endif
 393
 394     if (avctx->frame_size > 0) {
 395         if (avctx->frame_size < FLAC_MIN_BLOCKSIZE ||
 396                 avctx->frame_size > FLAC_MAX_BLOCKSIZE) {
 397             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid block size: %d\n",
 398                    avctx->frame_size);
 399             return -1;
 400         }
 401     } else {
 402         s->avctx->frame_size = select_blocksize(s->samplerate, s->options.block_time_ms);
 403     }
 404     s->max_blocksize = s->avctx->frame_size;
 405
 406 #if FF_API_FLAC_GLOBAL_OPTS
 407     /* set LPC precision */
 408     if (avctx->lpc_coeff_precision > 0) {
 409         if (avctx->lpc_coeff_precision > MAX_LPC_PRECISION) {
 410             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid lpc coeff precision: %d\n",
 411                    avctx->lpc_coeff_precision);
 412             return -1;
 413         }
 414         s->options.lpc_coeff_precision = avctx->lpc_coeff_precision;
 415     }
 416 #endif
 417
 418     /* set maximum encoded frame size in verbatim mode */
 419     s->max_framesize = ff_flac_get_max_frame_size(s->avctx->frame_size,
 420                                                   s->channels, 16);
 421
 422     /* initialize MD5 context */
 423     s->md5ctx = av_malloc(av_md5_size);
 424     if (!s->md5ctx)
 425         return AVERROR(ENOMEM);
 426     av_md5_init(s->md5ctx);
 427
 428     streaminfo = av_malloc(FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 429     if (!streaminfo)
 430         return AVERROR(ENOMEM);
 431     write_streaminfo(s, streaminfo);
 432     avctx->extradata = streaminfo;
 433     avctx->extradata_size = FLAC_STREAMINFO_SIZE;
 434
 435     s->frame_count   = 0;
 436     s->min_framesize = s->max_framesize;
 437
 438     avctx->coded_frame = avcodec_alloc_frame();
 439     if (!avctx->coded_frame)
 440         return AVERROR(ENOMEM);
 441
 442     if (channels == 3 &&
 443             avctx->channel_layout != (AV_CH_LAYOUT_STEREO|AV_CH_FRONT_CENTER) ||
 444         channels == 4 &&
 445             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_2_2 &&
 446             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_QUAD ||
 447         channels == 5 &&
 448             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_5POINT0 &&
 449             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK ||
 450         channels == 6 &&
 451             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_5POINT1 &&
 452             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK) {
 453         if (avctx->channel_layout) {
 454             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Channel layout not supported by Flac, "
 455                                              "output stream will have incorrect "
 456                                              "channel layout.\n");
 457         } else {
 458             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The encoder "
 459                                                "will use Flac channel layout for "
 460                                                "%d channels.\n", channels);
 461         }
 462     }
 463
 464     ret = ff_lpc_init(&s->lpc_ctx, avctx->frame_size,
 465                       s->options.max_prediction_order, FF_LPC_TYPE_LEVINSON);
 466
 467     dprint_compression_options(s);
 468
 469     return ret;
 470 }
 471
 472
 473 static void init_frame(FlacEncodeContext *s)
 474 {
 475     int i, ch;
 476     FlacFrame *frame;
 477
 478     frame = &s->frame;
 479
 480     for (i = 0; i < 16; i++) {
 481         if (s->avctx->frame_size == ff_flac_blocksize_table[i]) {
 482             frame->blocksize  = ff_flac_blocksize_table[i];
 483             frame->bs_code[0] = i;
 484             frame->bs_code[1] = 0;
 485             break;
 486         }
 487     }
 488     if (i == 16) {
 489         frame->blocksize = s->avctx->frame_size;
 490         if (frame->blocksize <= 256) {
 491             frame->bs_code[0] = 6;
 492             frame->bs_code[1] = frame->blocksize-1;
 493         } else {
 494             frame->bs_code[0] = 7;
 495             frame->bs_code[1] = frame->blocksize-1;
 496         }
 497     }
 498
 499     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 500         frame->subframes[ch].obits = 16;
 501
 502     frame->verbatim_only = 0;
 503 }
 504
 505
 506 /**
 507  * Copy channel-interleaved input samples into separate subframes.
 508  */
 509 static void copy_samples(FlacEncodeContext *s, const int16_t *samples)
 510 {
 511     int i, j, ch;
 512     FlacFrame *frame;
 513
 514     frame = &s->frame;
 515     for (i = 0, j = 0; i < frame->blocksize; i++)
 516         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++, j++)
 517             frame->subframes[ch].samples[i] = samples[j];
 518 }
 519
 520
 521 static int rice_count_exact(int32_t *res, int n, int k)
 522 {
 523     int i;
 524     int count = 0;
 525
 526     for (i = 0; i < n; i++) {
 527         int32_t v = -2 * res[i] - 1;
 528         v ^= v >> 31;
 529         count += (v >> k) + 1 + k;
 530     }
 531     return count;
 532 }
 533
 534
 535 static int subframe_count_exact(FlacEncodeContext *s, FlacSubframe *sub,
 536                                 int pred_order)
 537 {
 538     int p, porder, psize;
 539     int i, part_end;
 540     int count = 0;
 541
 542     /* subframe header */
 543     count += 8;
 544
 545     /* subframe */
 546     if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_CONSTANT) {
 547         count += sub->obits;
 548     } else if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_VERBATIM) {
 549         count += s->frame.blocksize * sub->obits;
 550     } else {
 551         /* warm-up samples */
 552         count += pred_order * sub->obits;
 553
 554         /* LPC coefficients */
 555         if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC)
 556             count += 4 + 5 + pred_order * s->options.lpc_coeff_precision;
 557
 558         /* rice-encoded block */
 559         count += 2;
 560
 561         /* partition order */
 562         porder = sub->rc.porder;
 563         psize  = s->frame.blocksize >> porder;
 564         count += 4;
 565
 566         /* residual */
 567         i        = pred_order;
 568         part_end = psize;
 569         for (p = 0; p < 1 << porder; p++) {
 570             int k = sub->rc.params[p];
 571             count += 4;
 572             count += rice_count_exact(&sub->residual[i], part_end - i, k);
 573             i = part_end;
 574             part_end = FFMIN(s->frame.blocksize, part_end + psize);
 575         }
 576     }
 577
 578     return count;
 579 }
 580
 581
 582 #define rice_encode_count(sum, n, k) (((n)*((k)+1))+((sum-(n>>1))>>(k)))
 583
 584 /**
 585  * Solve for d/dk(rice_encode_count) = n-((sum-(n>>1))>>(k+1)) = 0.
 586  */
 587 static int find_optimal_param(uint32_t sum, int n)
 588 {
 589     int k;
 590     uint32_t sum2;
 591
 592     if (sum <= n >> 1)
 593         return 0;
 594     sum2 = sum - (n >> 1);
 595     k    = av_log2(n < 256 ? FASTDIV(sum2, n) : sum2 / n);
 596     return FFMIN(k, MAX_RICE_PARAM);
 597 }
 598
 599
 600 static uint32_t calc_optimal_rice_params(RiceContext *rc, int porder,
 601                                          uint32_t *sums, int n, int pred_order)
 602 {
 603     int i;
 604     int k, cnt, part;
 605     uint32_t all_bits;
 606
 607     part     = (1 << porder);
 608     all_bits = 4 * part;
 609
 610     cnt = (n >> porder) - pred_order;
 611     for (i = 0; i < part; i++) {
 612         k = find_optimal_param(sums[i], cnt);
 613         rc->params[i] = k;
 614         all_bits += rice_encode_count(sums[i], cnt, k);
 615         cnt = n >> porder;
 616     }
 617
 618     rc->porder = porder;
 619
 620     return all_bits;
 621 }
 622
 623
 624 static void calc_sums(int pmin, int pmax, uint32_t *data, int n, int pred_order,
 625                       uint32_t sums[][MAX_PARTITIONS])
 626 {
 627     int i, j;
 628     int parts;
 629     uint32_t *res, *res_end;
 630
 631     /* sums for highest level */
 632     parts   = (1 << pmax);
 633     res     = &data[pred_order];
 634     res_end = &data[n >> pmax];
 635     for (i = 0; i < parts; i++) {
 636         uint32_t sum = 0;
 637         while (res < res_end)
 638             sum += *(res++);
 639         sums[pmax][i] = sum;
 640         res_end += n >> pmax;
 641     }
 642     /* sums for lower levels */
 643     for (i = pmax - 1; i >= pmin; i--) {
 644         parts = (1 << i);
 645         for (j = 0; j < parts; j++)
 646             sums[i][j] = sums[i+1][2*j] + sums[i+1][2*j+1];
 647     }
 648 }
 649
 650
 651 static uint32_t calc_rice_params(RiceContext *rc, int pmin, int pmax,
 652                                  int32_t *data, int n, int pred_order)
 653 {
 654     int i;
 655     uint32_t bits[MAX_PARTITION_ORDER+1];
 656     int opt_porder;
 657     RiceContext tmp_rc;
 658     uint32_t *udata;
 659     uint32_t sums[MAX_PARTITION_ORDER+1][MAX_PARTITIONS];
 660
 661     assert(pmin >= 0 && pmin <= MAX_PARTITION_ORDER);
 662     assert(pmax >= 0 && pmax <= MAX_PARTITION_ORDER);
 663     assert(pmin <= pmax);
 664
 665     udata = av_malloc(n * sizeof(uint32_t));
 666     for (i = 0; i < n; i++)
 667         udata[i] = (2*data[i]) ^ (data[i]>>31);
 668
 669     calc_sums(pmin, pmax, udata, n, pred_order, sums);
 670
 671     opt_porder = pmin;
 672     bits[pmin] = UINT32_MAX;
 673     for (i = pmin; i <= pmax; i++) {
 674         bits[i] = calc_optimal_rice_params(&tmp_rc, i, sums[i], n, pred_order);
 675         if (bits[i] <= bits[opt_porder]) {
 676             opt_porder = i;
 677             *rc = tmp_rc;
 678         }
 679     }
 680
 681     av_freep(&udata);
 682     return bits[opt_porder];
 683 }
 684
 685
 686 static int get_max_p_order(int max_porder, int n, int order)
 687 {
 688     int porder = FFMIN(max_porder, av_log2(n^(n-1)));
 689     if (order > 0)
 690         porder = FFMIN(porder, av_log2(n/order));
 691     return porder;
 692 }
 693
 694
 695 static uint32_t find_subframe_rice_params(FlacEncodeContext *s,
 696                                           FlacSubframe *sub, int pred_order)
 697 {
 698     int pmin = get_max_p_order(s->options.min_partition_order,
 699                                s->frame.blocksize, pred_order);
 700     int pmax = get_max_p_order(s->options.max_partition_order,
 701                                s->frame.blocksize, pred_order);
 702
 703     uint32_t bits = 8 + pred_order * sub->obits + 2 + 4;
 704     if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC)
 705         bits += 4 + 5 + pred_order * s->options.lpc_coeff_precision;
 706     bits += calc_rice_params(&sub->rc, pmin, pmax, sub->residual,
 707                              s->frame.blocksize, pred_order);
 708     return bits;
 709 }
 710
 711
 712 static void encode_residual_fixed(int32_t *res, const int32_t *smp, int n,
 713                                   int order)
 714 {
 715     int i;
 716
 717     for (i = 0; i < order; i++)
 718         res[i] = smp[i];
 719
 720     if (order == 0) {
 721         for (i = order; i < n; i++)
 722             res[i] = smp[i];
 723     } else if (order == 1) {
 724         for (i = order; i < n; i++)
 725             res[i] = smp[i] - smp[i-1];
 726     } else if (order == 2) {
 727         int a = smp[order-1] - smp[order-2];
 728         for (i = order; i < n; i += 2) {
 729             int b    = smp[i  ] - smp[i-1];
 730             res[i]   = b - a;
 731             a        = smp[i+1] - smp[i  ];
 732             res[i+1] = a - b;
 733         }
 734     } else if (order == 3) {
 735         int a = smp[order-1] -   smp[order-2];
 736         int c = smp[order-1] - 2*smp[order-2] + smp[order-3];
 737         for (i = order; i < n; i += 2) {
 738             int b    = smp[i  ] - smp[i-1];
 739             int d    = b - a;
 740             res[i]   = d - c;
 741             a        = smp[i+1] - smp[i  ];
 742             c        = a - b;
 743             res[i+1] = c - d;
 744         }
 745     } else {
 746         int a = smp[order-1] -   smp[order-2];
 747         int c = smp[order-1] - 2*smp[order-2] +   smp[order-3];
 748         int e = smp[order-1] - 3*smp[order-2] + 3*smp[order-3] - smp[order-4];
 749         for (i = order; i < n; i += 2) {
 750             int b    = smp[i  ] - smp[i-1];
 751             int d    = b - a;
 752             int f    = d - c;
 753             res[i  ] = f - e;
 754             a        = smp[i+1] - smp[i  ];
 755             c        = a - b;
 756             e        = c - d;
 757             res[i+1] = e - f;
 758         }
 759     }
 760 }
 761
 762
 763 #define LPC1(x) {\
 764     int c = coefs[(x)-1];\
 765     p0   += c * s;\
 766     s     = smp[i-(x)+1];\
 767     p1   += c * s;\
 768 }
 769
 770 static av_always_inline void encode_residual_lpc_unrolled(int32_t *res,
 771                                     const int32_t *smp, int n, int order,
 772                                     const int32_t *coefs, int shift, int big)
 773 {
 774     int i;
 775     for (i = order; i < n; i += 2) {
 776         int s  = smp[i-order];
 777         int p0 = 0, p1 = 0;
 778         if (big) {
 779             switch (order) {
 780             case 32: LPC1(32)
 781             case 31: LPC1(31)
 782             case 30: LPC1(30)
 783             case 29: LPC1(29)
 784             case 28: LPC1(28)
 785             case 27: LPC1(27)
 786             case 26: LPC1(26)
 787             case 25: LPC1(25)
 788             case 24: LPC1(24)
 789             case 23: LPC1(23)
 790             case 22: LPC1(22)
 791             case 21: LPC1(21)
 792             case 20: LPC1(20)
 793             case 19: LPC1(19)
 794             case 18: LPC1(18)
 795             case 17: LPC1(17)
 796             case 16: LPC1(16)
 797             case 15: LPC1(15)
 798             case 14: LPC1(14)
 799             case 13: LPC1(13)
 800             case 12: LPC1(12)
 801             case 11: LPC1(11)
 802             case 10: LPC1(10)
 803             case  9: LPC1( 9)
 804                      LPC1( 8)
 805                      LPC1( 7)
 806                      LPC1( 6)
 807                      LPC1( 5)
 808                      LPC1( 4)
 809                      LPC1( 3)
 810                      LPC1( 2)
 811                      LPC1( 1)
 812             }
 813         } else {
 814             switch (order) {
 815             case  8: LPC1( 8)
 816             case  7: LPC1( 7)
 817             case  6: LPC1( 6)
 818             case  5: LPC1( 5)
 819             case  4: LPC1( 4)
 820             case  3: LPC1( 3)
 821             case  2: LPC1( 2)
 822             case  1: LPC1( 1)
 823             }
 824         }
 825         res[i  ] = smp[i  ] - (p0 >> shift);
 826         res[i+1] = smp[i+1] - (p1 >> shift);
 827     }
 828 }
 829
 830
 831 static void encode_residual_lpc(int32_t *res, const int32_t *smp, int n,
 832                                 int order, const int32_t *coefs, int shift)
 833 {
 834     int i;
 835     for (i = 0; i < order; i++)
 836         res[i] = smp[i];
 837 #if CONFIG_SMALL
 838     for (i = order; i < n; i += 2) {
 839         int j;
 840         int s  = smp[i];
 841         int p0 = 0, p1 = 0;
 842         for (j = 0; j < order; j++) {
 843             int c = coefs[j];
 844             p1   += c * s;
 845             s     = smp[i-j-1];
 846             p0   += c * s;
 847         }
 848         res[i  ] = smp[i  ] - (p0 >> shift);
 849         res[i+1] = smp[i+1] - (p1 >> shift);
 850     }
 851 #else
 852     switch (order) {
 853     case  1: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 1, coefs, shift, 0); break;
 854     case  2: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 2, coefs, shift, 0); break;
 855     case  3: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 3, coefs, shift, 0); break;
 856     case  4: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 4, coefs, shift, 0); break;
 857     case  5: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 5, coefs, shift, 0); break;
 858     case  6: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 6, coefs, shift, 0); break;
 859     case  7: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 7, coefs, shift, 0); break;
 860     case  8: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 8, coefs, shift, 0); break;
 861     default: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, order, coefs, shift, 1); break;
 862     }
 863 #endif
 864 }
 865
 866
 867 static int encode_residual_ch(FlacEncodeContext *s, int ch)
 868 {
 869     int i, n;
 870     int min_order, max_order, opt_order, omethod;
 871     FlacFrame *frame;
 872     FlacSubframe *sub;
 873     int32_t coefs[MAX_LPC_ORDER][MAX_LPC_ORDER];
 874     int shift[MAX_LPC_ORDER];
 875     int32_t *res, *smp;
 876
 877     frame = &s->frame;
 878     sub   = &frame->subframes[ch];
 879     res   = sub->residual;
 880     smp   = sub->samples;
 881     n     = frame->blocksize;
 882
 883     /* CONSTANT */
 884     for (i = 1; i < n; i++)
 885         if(smp[i] != smp[0])
 886             break;
 887     if (i == n) {
 888         sub->type = sub->type_code = FLAC_SUBFRAME_CONSTANT;
 889         res[0] = smp[0];
 890         return subframe_count_exact(s, sub, 0);
 891     }
 892
 893     /* VERBATIM */
 894     if (frame->verbatim_only || n < 5) {
 895         sub->type = sub->type_code = FLAC_SUBFRAME_VERBATIM;
 896         memcpy(res, smp, n * sizeof(int32_t));
 897         return subframe_count_exact(s, sub, 0);
 898     }
 899
 900     min_order  = s->options.min_prediction_order;
 901     max_order  = s->options.max_prediction_order;
 902     omethod    = s->options.prediction_order_method;
 903
 904     /* FIXED */
 905     sub->type = FLAC_SUBFRAME_FIXED;
 906     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_NONE  ||
 907         s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED || n <= max_order) {
 908         uint32_t bits[MAX_FIXED_ORDER+1];
 909         if (max_order > MAX_FIXED_ORDER)
 910             max_order = MAX_FIXED_ORDER;
 911         opt_order = 0;
 912         bits[0]   = UINT32_MAX;
 913         for (i = min_order; i <= max_order; i++) {
 914             encode_residual_fixed(res, smp, n, i);
 915             bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, i);
 916             if (bits[i] < bits[opt_order])
 917                 opt_order = i;
 918         }
 919         sub->order     = opt_order;
 920         sub->type_code = sub->type | sub->order;
 921         if (sub->order != max_order) {
 922             encode_residual_fixed(res, smp, n, sub->order);
 923             find_subframe_rice_params(s, sub, sub->order);
 924         }
 925         return subframe_count_exact(s, sub, sub->order);
 926     }
 927
 928     /* LPC */
 929     sub->type = FLAC_SUBFRAME_LPC;
 930     opt_order = ff_lpc_calc_coefs(&s->lpc_ctx, smp, n, min_order, max_order,
 931                                   s->options.lpc_coeff_precision, coefs, shift, s->options.lpc_type,
 932                                   s->options.lpc_passes, omethod,
 933                                   MAX_LPC_SHIFT, 0);
 934
 935     if (omethod == ORDER_METHOD_2LEVEL ||
 936         omethod == ORDER_METHOD_4LEVEL ||
 937         omethod == ORDER_METHOD_8LEVEL) {
 938         int levels = 1 << omethod;
 939         uint32_t bits[1 << ORDER_METHOD_8LEVEL];
 940         int order;
 941         int opt_index   = levels-1;
 942         opt_order       = max_order-1;
 943         bits[opt_index] = UINT32_MAX;
 944         for (i = levels-1; i >= 0; i--) {
 945             order = min_order + (((max_order-min_order+1) * (i+1)) / levels)-1;
 946             if (order < 0)
 947                 order = 0;
 948             encode_residual_lpc(res, smp, n, order+1, coefs[order], shift[order]);
 949             bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, order+1);
 950             if (bits[i] < bits[opt_index]) {
 951                 opt_index = i;
 952                 opt_order = order;
 953             }
 954         }
 955         opt_order++;
 956     } else if (omethod == ORDER_METHOD_SEARCH) {
 957         // brute-force optimal order search
 958         uint32_t bits[MAX_LPC_ORDER];
 959         opt_order = 0;
 960         bits[0]   = UINT32_MAX;
 961         for (i = min_order-1; i < max_order; i++) {
 962             encode_residual_lpc(res, smp, n, i+1, coefs[i], shift[i]);
 963             bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, i+1);
 964             if (bits[i] < bits[opt_order])
 965                 opt_order = i;
 966         }
 967         opt_order++;
 968     } else if (omethod == ORDER_METHOD_LOG) {
 969         uint32_t bits[MAX_LPC_ORDER];
 970         int step;
 971
 972         opt_order = min_order - 1 + (max_order-min_order)/3;
 973         memset(bits, -1, sizeof(bits));
 974
 975         for (step = 16; step; step >>= 1) {
 976             int last = opt_order;
 977             for (i = last-step; i <= last+step; i += step) {
 978                 if (i < min_order-1 || i >= max_order || bits[i] < UINT32_MAX)
 979                     continue;
 980                 encode_residual_lpc(res, smp, n, i+1, coefs[i], shift[i]);
 981                 bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, i+1);
 982                 if (bits[i] < bits[opt_order])
 983                     opt_order = i;
 984             }
 985         }
 986         opt_order++;
 987     }
 988
 989     sub->order     = opt_order;
 990     sub->type_code = sub->type | (sub->order-1);
 991     sub->shift     = shift[sub->order-1];
 992     for (i = 0; i < sub->order; i++)
 993         sub->coefs[i] = coefs[sub->order-1][i];
 994
 995     encode_residual_lpc(res, smp, n, sub->order, sub->coefs, sub->shift);
 996
 997     find_subframe_rice_params(s, sub, sub->order);
 998
 999     return subframe_count_exact(s, sub, sub->order);
1000 }
1001
1002
1003 static int count_frame_header(FlacEncodeContext *s)
1004 {
1005     uint8_t av_unused tmp;
1006     int count;
1007
1008     /*
1009     <14> Sync code
1010     <1>  Reserved
1011     <1>  Blocking strategy
1012     <4>  Block size in inter-channel samples
1013     <4>  Sample rate
1014     <4>  Channel assignment
1015     <3>  Sample size in bits
1016     <1>  Reserved
1017     */
1018     count = 32;
1019
1020     /* coded frame number */
1021     PUT_UTF8(s->frame_count, tmp, count += 8;)
1022
1023     /* explicit block size */
1024     if (s->frame.bs_code[0] == 6)
1025         count += 8;
1026     else if (s->frame.bs_code[0] == 7)
1027         count += 16;
1028
1029     /* explicit sample rate */
1030     count += ((s->sr_code[0] == 12) + (s->sr_code[0] > 12)) * 8;
1031
1032     /* frame header CRC-8 */
1033     count += 8;
1034
1035     return count;
1036 }
1037
1038
1039 static int encode_frame(FlacEncodeContext *s)
1040 {
1041     int ch, count;
1042
1043     count = count_frame_header(s);
1044
1045     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
1046         count += encode_residual_ch(s, ch);
1047
1048     count += (8 - (count & 7)) & 7; // byte alignment
1049     count += 16;                    // CRC-16
1050
1051     return count >> 3;
1052 }
1053
1054
1055 static int estimate_stereo_mode(int32_t *left_ch, int32_t *right_ch, int n)
1056 {
1057     int i, best;
1058     int32_t lt, rt;
1059     uint64_t sum[4];
1060     uint64_t score[4];
1061     int k;
1062
1063     /* calculate sum of 2nd order residual for each channel */
1064     sum[0] = sum[1] = sum[2] = sum[3] = 0;
1065     for (i = 2; i < n; i++) {
1066         lt = left_ch[i]  - 2*left_ch[i-1]  + left_ch[i-2];
1067         rt = right_ch[i] - 2*right_ch[i-1] + right_ch[i-2];
1068         sum[2] += FFABS((lt + rt) >> 1);
1069         sum[3] += FFABS(lt - rt);
1070         sum[0] += FFABS(lt);
1071         sum[1] += FFABS(rt);
1072     }
1073     /* estimate bit counts */
1074     for (i = 0; i < 4; i++) {
1075         k      = find_optimal_param(2 * sum[i], n);
1076         sum[i] = rice_encode_count( 2 * sum[i], n, k);
1077     }
1078
1079     /* calculate score for each mode */
1080     score[0] = sum[0] + sum[1];
1081     score[1] = sum[0] + sum[3];
1082     score[2] = sum[1] + sum[3];
1083     score[3] = sum[2] + sum[3];
1084
1085     /* return mode with lowest score */
1086     best = 0;
1087     for (i = 1; i < 4; i++)
1088         if (score[i] < score[best])
1089             best = i;
1090     if (best == 0) {
1091         return FLAC_CHMODE_INDEPENDENT;
1092     } else if (best == 1) {
1093         return FLAC_CHMODE_LEFT_SIDE;
1094     } else if (best == 2) {
1095         return FLAC_CHMODE_RIGHT_SIDE;
1096     } else {
1097         return FLAC_CHMODE_MID_SIDE;
1098     }
1099 }
1100
1101
1102 /**
1103  * Perform stereo channel decorrelation.
1104  */
1105 static void channel_decorrelation(FlacEncodeContext *s)
1106 {
1107     FlacFrame *frame;
1108     int32_t *left, *right;
1109     int i, n;
1110
1111     frame = &s->frame;
1112     n     = frame->blocksize;
1113     left  = frame->subframes[0].samples;
1114     right = frame->subframes[1].samples;
1115
1116     if (s->channels != 2) {
1117         frame->ch_mode = FLAC_CHMODE_INDEPENDENT;
1118         return;
1119     }
1120
1121     frame->ch_mode = estimate_stereo_mode(left, right, n);
1122
1123     /* perform decorrelation and adjust bits-per-sample */
1124     if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_INDEPENDENT)
1125         return;
1126     if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_MID_SIDE) {
1127         int32_t tmp;
1128         for (i = 0; i < n; i++) {
1129             tmp      = left[i];
1130             left[i]  = (tmp + right[i]) >> 1;
1131             right[i] =  tmp - right[i];
1132         }
1133         frame->subframes[1].obits++;
1134     } else if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_LEFT_SIDE) {
1135         for (i = 0; i < n; i++)
1136             right[i] = left[i] - right[i];
1137         frame->subframes[1].obits++;
1138     } else {
1139         for (i = 0; i < n; i++)
1140             left[i] -= right[i];
1141         frame->subframes[0].obits++;
1142     }
1143 }
1144
1145
1146 static void write_utf8(PutBitContext *pb, uint32_t val)
1147 {
1148     uint8_t tmp;
1149     PUT_UTF8(val, tmp, put_bits(pb, 8, tmp);)
1150 }
1151
1152
1153 static void write_frame_header(FlacEncodeContext *s)
1154 {
1155     FlacFrame *frame;
1156     int crc;
1157
1158     frame = &s->frame;
1159
1160     put_bits(&s->pb, 16, 0xFFF8);
1161     put_bits(&s->pb, 4, frame->bs_code[0]);
1162     put_bits(&s->pb, 4, s->sr_code[0]);
1163
1164     if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_INDEPENDENT)
1165         put_bits(&s->pb, 4, s->channels-1);
1166     else
1167         put_bits(&s->pb, 4, frame->ch_mode);
1168
1169     put_bits(&s->pb, 3, 4); /* bits-per-sample code */
1170     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1171     write_utf8(&s->pb, s->frame_count);
1172
1173     if (frame->bs_code[0] == 6)
1174         put_bits(&s->pb, 8, frame->bs_code[1]);
1175     else if (frame->bs_code[0] == 7)
1176         put_bits(&s->pb, 16, frame->bs_code[1]);
1177
1178     if (s->sr_code[0] == 12)
1179         put_bits(&s->pb, 8, s->sr_code[1]);
1180     else if (s->sr_code[0] > 12)
1181         put_bits(&s->pb, 16, s->sr_code[1]);
1182
1183     flush_put_bits(&s->pb);
1184     crc = av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_8_ATM), 0, s->pb.buf,
1185                  put_bits_count(&s->pb) >> 3);
1186     put_bits(&s->pb, 8, crc);
1187 }
1188
1189
1190 static void write_subframes(FlacEncodeContext *s)
1191 {
1192     int ch;
1193
1194     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1195         FlacSubframe *sub = &s->frame.subframes[ch];
1196         int i, p, porder, psize;
1197         int32_t *part_end;
1198         int32_t *res       =  sub->residual;
1199         int32_t *frame_end = &sub->residual[s->frame.blocksize];
1200
1201         /* subframe header */
1202         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1203         put_bits(&s->pb, 6, sub->type_code);
1204         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no wasted bits */
1205
1206         /* subframe */
1207         if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_CONSTANT) {
1208             put_sbits(&s->pb, sub->obits, res[0]);
1209         } else if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_VERBATIM) {
1210             while (res < frame_end)
1211                 put_sbits(&s->pb, sub->obits, *res++);
1212         } else {
1213             /* warm-up samples */
1214             for (i = 0; i < sub->order; i++)
1215                 put_sbits(&s->pb, sub->obits, *res++);
1216
1217             /* LPC coefficients */
1218             if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC) {
1219                 int cbits = s->options.lpc_coeff_precision;
1220                 put_bits( &s->pb, 4, cbits-1);
1221                 put_sbits(&s->pb, 5, sub->shift);
1222                 for (i = 0; i < sub->order; i++)
1223                     put_sbits(&s->pb, cbits, sub->coefs[i]);
1224             }
1225
1226             /* rice-encoded block */
1227             put_bits(&s->pb, 2, 0);
1228
1229             /* partition order */
1230             porder  = sub->rc.porder;
1231             psize   = s->frame.blocksize >> porder;
1232             put_bits(&s->pb, 4, porder);
1233
1234             /* residual */
1235             part_end  = &sub->residual[psize];
1236             for (p = 0; p < 1 << porder; p++) {
1237                 int k = sub->rc.params[p];
1238                 put_bits(&s->pb, 4, k);
1239                 while (res < part_end)
1240                     set_sr_golomb_flac(&s->pb, *res++, k, INT32_MAX, 0);
1241                 part_end = FFMIN(frame_end, part_end + psize);
1242             }
1243         }
1244     }
1245 }
1246
1247
1248 static void write_frame_footer(FlacEncodeContext *s)
1249 {
1250     int crc;
1251     flush_put_bits(&s->pb);
1252     crc = av_bswap16(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0, s->pb.buf,
1253                             put_bits_count(&s->pb)>>3));
1254     put_bits(&s->pb, 16, crc);
1255     flush_put_bits(&s->pb);
1256 }
1257
1258
1259 static int write_frame(FlacEncodeContext *s, uint8_t *frame, int buf_size)
1260 {
1261     init_put_bits(&s->pb, frame, buf_size);
1262     write_frame_header(s);
1263     write_subframes(s);
1264     write_frame_footer(s);
1265     return put_bits_count(&s->pb) >> 3;
1266 }
1267
1268
1269 static void update_md5_sum(FlacEncodeContext *s, const int16_t *samples)
1270 {
1271 #if HAVE_BIGENDIAN
1272     int i;
1273     for (i = 0; i < s->frame.blocksize * s->channels; i++) {
1274         int16_t smp = av_le2ne16(samples[i]);
1275         av_md5_update(s->md5ctx, (uint8_t *)&smp, 2);
1276     }
1277 #else
1278     av_md5_update(s->md5ctx, (const uint8_t *)samples, s->frame.blocksize*s->channels*2);
1279 #endif
1280 }
1281
1282
1283 static int flac_encode_frame(AVCodecContext *avctx, uint8_t *frame,
1284                              int buf_size, void *data)
1285 {
1286     FlacEncodeContext *s;
1287     const int16_t *samples = data;
1288     int frame_bytes, out_bytes;
1289
1290     s = avctx->priv_data;
1291
1292     /* when the last block is reached, update the header in extradata */
1293     if (!data) {
1294         s->max_framesize = s->max_encoded_framesize;
1295         av_md5_final(s->md5ctx, s->md5sum);
1296         write_streaminfo(s, avctx->extradata);
1297         return 0;
1298     }
1299
1300     /* change max_framesize for small final frame */
1301     if (avctx->frame_size < s->frame.blocksize) {
1302         s->max_framesize = ff_flac_get_max_frame_size(avctx->frame_size,
1303                                                       s->channels, 16);
1304     }
1305
1306     init_frame(s);
1307
1308     copy_samples(s, samples);
1309
1310     channel_decorrelation(s);
1311
1312     frame_bytes = encode_frame(s);
1313
1314     /* fallback to verbatim mode if the compressed frame is larger than it
1315        would be if encoded uncompressed. */
1316     if (frame_bytes > s->max_framesize) {
1317         s->frame.verbatim_only = 1;
1318         frame_bytes = encode_frame(s);
1319     }
1320
1321     if (buf_size < frame_bytes) {
1322         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "output buffer too small\n");
1323         return 0;
1324     }
1325     out_bytes = write_frame(s, frame, buf_size);
1326
1327     s->frame_count++;
1328     avctx->coded_frame->pts = s->sample_count;
1329     s->sample_count += avctx->frame_size;
1330     update_md5_sum(s, samples);
1331     if (out_bytes > s->max_encoded_framesize)
1332         s->max_encoded_framesize = out_bytes;
1333     if (out_bytes < s->min_framesize)
1334         s->min_framesize = out_bytes;
1335
1336     return out_bytes;
1337 }
1338
1339
1340 static av_cold int flac_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1341 {
1342     if (avctx->priv_data) {
1343         FlacEncodeContext *s = avctx->priv_data;
1344         av_freep(&s->md5ctx);
1345         ff_lpc_end(&s->lpc_ctx);
1346     }
1347     av_freep(&avctx->extradata);
1348     avctx->extradata_size = 0;
1349     av_freep(&avctx->coded_frame);
1350     return 0;
1351 }
1352
1353 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
1354 static const AVOption options[] = {
1355 { "lpc_coeff_precision", "LPC coefficient precision", offsetof(FlacEncodeContext, options.lpc_coeff_precision), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 15 }, 0, MAX_LPC_PRECISION, FLAGS },
1356 { "lpc_type", "LPC algorithm", offsetof(FlacEncodeContext, options.lpc_type), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = FF_LPC_TYPE_DEFAULT }, FF_LPC_TYPE_DEFAULT, FF_LPC_TYPE_NB-1, FLAGS, "lpc_type" },
1357 { "none",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = FF_LPC_TYPE_NONE },     INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1358 { "fixed",    NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = FF_LPC_TYPE_FIXED },    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1359 { "levinson", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = FF_LPC_TYPE_LEVINSON }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1360 { "cholesky", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = FF_LPC_TYPE_CHOLESKY }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1361 { "lpc_passes", "Number of passes to use for Cholesky factorization during LPC analysis", offsetof(FlacEncodeContext, options.lpc_passes),  AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = -1 }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS },
1362 { "min_partition_order",  NULL, offsetof(FlacEncodeContext, options.min_partition_order),  AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = -1 },      -1, MAX_PARTITION_ORDER, FLAGS },
1363 { "max_partition_order",  NULL, offsetof(FlacEncodeContext, options.max_partition_order),  AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = -1 },      -1, MAX_PARTITION_ORDER, FLAGS },
1364 { "prediction_order_method", "Search method for selecting prediction order", offsetof(FlacEncodeContext, options.prediction_order_method), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = -1 }, -1, ORDER_METHOD_LOG, FLAGS, "predm" },
1365 { "estimation", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = ORDER_METHOD_EST },    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1366 { "2level",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = ORDER_METHOD_2LEVEL }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1367 { "4level",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = ORDER_METHOD_4LEVEL }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1368 { "8level",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = ORDER_METHOD_8LEVEL }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1369 { "search",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = ORDER_METHOD_SEARCH }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1370 { "log",        NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = ORDER_METHOD_LOG },    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1371 { NULL },
1372 };
1373
1374 static const AVClass flac_encoder_class = {
1375     "FLAC encoder",
1376     av_default_item_name,
1377     options,
1378     LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1379 };
1380
1381 AVCodec ff_flac_encoder = {
1382     .name           = "flac",
1383     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1384     .id             = CODEC_ID_FLAC,
1385     .priv_data_size = sizeof(FlacEncodeContext),
1386     .init           = flac_encode_init,
1387     .encode         = flac_encode_frame,
1388     .close          = flac_encode_close,
1389     .capabilities = CODEC_CAP_SMALL_LAST_FRAME | CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_LOSSLESS,
1390     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
1391     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("FLAC (Free Lossless Audio Codec)"),
1392     .priv_class = &flac_encoder_class,
1393 };