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