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

   1 /*
   2  * FLAC audio encoder
   3  * Copyright (c) 2006  Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "libavutil/avassert.h"
  23 #include "libavutil/crc.h"
  24 #include "libavutil/intmath.h"
  25 #include "libavutil/md5.h"
  26 #include "libavutil/opt.h"
  27 #include "avcodec.h"
  28 #include "bswapdsp.h"
  29 #include "put_bits.h"
  30 #include "golomb.h"
  31 #include "internal.h"
  32 #include "lpc.h"
  33 #include "flac.h"
  34 #include "flacdata.h"
  35 #include "flacdsp.h"
  36
  37 #define FLAC_SUBFRAME_CONSTANT  0
  38 #define FLAC_SUBFRAME_VERBATIM  1
  39 #define FLAC_SUBFRAME_FIXED     8
  40 #define FLAC_SUBFRAME_LPC      32
  41
  42 #define MAX_FIXED_ORDER     4
  43 #define MAX_PARTITION_ORDER 8
  44 #define MAX_PARTITIONS     (1 << MAX_PARTITION_ORDER)
  45 #define MAX_LPC_PRECISION  15
  46 #define MAX_LPC_SHIFT      15
  47
  48 enum CodingMode {
  49     CODING_MODE_RICE  = 4,
  50     CODING_MODE_RICE2 = 5,
  51 };
  52
  53 typedef struct CompressionOptions {
  54     int compression_level;
  55     int block_time_ms;
  56     enum FFLPCType lpc_type;
  57     int lpc_passes;
  58     int lpc_coeff_precision;
  59     int min_prediction_order;
  60     int max_prediction_order;
  61     int prediction_order_method;
  62     int min_partition_order;
  63     int max_partition_order;
  64     int ch_mode;
  65     int exact_rice_parameters;
  66     int multi_dim_quant;
  67 } CompressionOptions;
  68
  69 typedef struct RiceContext {
  70     enum CodingMode coding_mode;
  71     int porder;
  72     int params[MAX_PARTITIONS];
  73 } RiceContext;
  74
  75 typedef struct FlacSubframe {
  76     int type;
  77     int type_code;
  78     int obits;
  79     int wasted;
  80     int order;
  81     int32_t coefs[MAX_LPC_ORDER];
  82     int shift;
  83
  84     RiceContext rc;
  85     uint32_t rc_udata[FLAC_MAX_BLOCKSIZE];
  86     uint64_t rc_sums[32][MAX_PARTITIONS];
  87
  88     int32_t samples[FLAC_MAX_BLOCKSIZE];
  89     int32_t residual[FLAC_MAX_BLOCKSIZE+11];
  90 } FlacSubframe;
  91
  92 typedef struct FlacFrame {
  93     FlacSubframe subframes[FLAC_MAX_CHANNELS];
  94     int blocksize;
  95     int bs_code[2];
  96     uint8_t crc8;
  97     int ch_mode;
  98     int verbatim_only;
  99 } FlacFrame;
 100
 101 typedef struct FlacEncodeContext {
 102     AVClass *class;
 103     PutBitContext pb;
 104     int channels;
 105     int samplerate;
 106     int sr_code[2];
 107     int bps_code;
 108     int max_blocksize;
 109     int min_framesize;
 110     int max_framesize;
 111     int max_encoded_framesize;
 112     uint32_t frame_count;
 113     uint64_t sample_count;
 114     uint8_t md5sum[16];
 115     FlacFrame frame;
 116     CompressionOptions options;
 117     AVCodecContext *avctx;
 118     LPCContext lpc_ctx;
 119     struct AVMD5 *md5ctx;
 120     uint8_t *md5_buffer;
 121     unsigned int md5_buffer_size;
 122     BswapDSPContext bdsp;
 123     FLACDSPContext flac_dsp;
 124
 125     int flushed;
 126     int64_t next_pts;
 127 } FlacEncodeContext;
 128
 129
 130 /**
 131  * Write streaminfo metadata block to byte array.
 132  */
 133 static void write_streaminfo(FlacEncodeContext *s, uint8_t *header)
 134 {
 135     PutBitContext pb;
 136
 137     memset(header, 0, FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 138     init_put_bits(&pb, header, FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 139
 140     /* streaminfo metadata block */
 141     put_bits(&pb, 16, s->max_blocksize);
 142     put_bits(&pb, 16, s->max_blocksize);
 143     put_bits(&pb, 24, s->min_framesize);
 144     put_bits(&pb, 24, s->max_framesize);
 145     put_bits(&pb, 20, s->samplerate);
 146     put_bits(&pb, 3, s->channels-1);
 147     put_bits(&pb,  5, s->avctx->bits_per_raw_sample - 1);
 148     /* write 36-bit sample count in 2 put_bits() calls */
 149     put_bits(&pb, 24, (s->sample_count & 0xFFFFFF000LL) >> 12);
 150     put_bits(&pb, 12,  s->sample_count & 0x000000FFFLL);
 151     flush_put_bits(&pb);
 152     memcpy(&header[18], s->md5sum, 16);
 153 }
 154
 155
 156 /**
 157  * Set blocksize based on samplerate.
 158  * Choose the closest predefined blocksize >= BLOCK_TIME_MS milliseconds.
 159  */
 160 static int select_blocksize(int samplerate, int block_time_ms)
 161 {
 162     int i;
 163     int target;
 164     int blocksize;
 165
 166     av_assert0(samplerate > 0);
 167     blocksize = ff_flac_blocksize_table[1];
 168     target    = (samplerate * block_time_ms) / 1000;
 169     for (i = 0; i < 16; i++) {
 170         if (target >= ff_flac_blocksize_table[i] &&
 171             ff_flac_blocksize_table[i] > blocksize) {
 172             blocksize = ff_flac_blocksize_table[i];
 173         }
 174     }
 175     return blocksize;
 176 }
 177
 178
 179 static av_cold void dprint_compression_options(FlacEncodeContext *s)
 180 {
 181     AVCodecContext     *avctx = s->avctx;
 182     CompressionOptions *opt   = &s->options;
 183
 184     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " compression: %d\n", opt->compression_level);
 185
 186     switch (opt->lpc_type) {
 187     case FF_LPC_TYPE_NONE:
 188         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: None\n");
 189         break;
 190     case FF_LPC_TYPE_FIXED:
 191         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: Fixed pre-defined coefficients\n");
 192         break;
 193     case FF_LPC_TYPE_LEVINSON:
 194         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: Levinson-Durbin recursion with Welch window\n");
 195         break;
 196     case FF_LPC_TYPE_CHOLESKY:
 197         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: Cholesky factorization, %d pass%s\n",
 198                opt->lpc_passes, opt->lpc_passes == 1 ? "" : "es");
 199         break;
 200     }
 201
 202     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " prediction order: %d, %d\n",
 203            opt->min_prediction_order, opt->max_prediction_order);
 204
 205     switch (opt->prediction_order_method) {
 206     case ORDER_METHOD_EST:
 207         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "estimate");
 208         break;
 209     case ORDER_METHOD_2LEVEL:
 210         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "2-level");
 211         break;
 212     case ORDER_METHOD_4LEVEL:
 213         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "4-level");
 214         break;
 215     case ORDER_METHOD_8LEVEL:
 216         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "8-level");
 217         break;
 218     case ORDER_METHOD_SEARCH:
 219         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "full search");
 220         break;
 221     case ORDER_METHOD_LOG:
 222         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "log search");
 223         break;
 224     }
 225
 226
 227     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " partition order: %d, %d\n",
 228            opt->min_partition_order, opt->max_partition_order);
 229
 230     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " block size: %d\n", avctx->frame_size);
 231
 232     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc precision: %d\n",
 233            opt->lpc_coeff_precision);
 234 }
 235
 236
 237 static av_cold int flac_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 238 {
 239     int freq = avctx->sample_rate;
 240     int channels = avctx->channels;
 241     FlacEncodeContext *s = avctx->priv_data;
 242     int i, level, ret;
 243     uint8_t *streaminfo;
 244
 245     s->avctx = avctx;
 246
 247     switch (avctx->sample_fmt) {
 248     case AV_SAMPLE_FMT_S16:
 249         avctx->bits_per_raw_sample = 16;
 250         s->bps_code                = 4;
 251         break;
 252     case AV_SAMPLE_FMT_S32:
 253         if (avctx->bits_per_raw_sample != 24)
 254             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "encoding as 24 bits-per-sample\n");
 255         avctx->bits_per_raw_sample = 24;
 256         s->bps_code                = 6;
 257         break;
 258     }
 259
 260     if (channels < 1 || channels > FLAC_MAX_CHANNELS) {
 261         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "%d channels not supported (max %d)\n",
 262                channels, FLAC_MAX_CHANNELS);
 263         return AVERROR(EINVAL);
 264     }
 265     s->channels = channels;
 266
 267     /* find samplerate in table */
 268     if (freq < 1)
 269         return -1;
 270     for (i = 4; i < 12; i++) {
 271         if (freq == ff_flac_sample_rate_table[i]) {
 272             s->samplerate = ff_flac_sample_rate_table[i];
 273             s->sr_code[0] = i;
 274             s->sr_code[1] = 0;
 275             break;
 276         }
 277     }
 278     /* if not in table, samplerate is non-standard */
 279     if (i == 12) {
 280         if (freq % 1000 == 0 && freq < 255000) {
 281             s->sr_code[0] = 12;
 282             s->sr_code[1] = freq / 1000;
 283         } else if (freq % 10 == 0 && freq < 655350) {
 284             s->sr_code[0] = 14;
 285             s->sr_code[1] = freq / 10;
 286         } else if (freq < 65535) {
 287             s->sr_code[0] = 13;
 288             s->sr_code[1] = freq;
 289         } else {
 290             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "%d Hz not supported\n", freq);
 291             return AVERROR(EINVAL);
 292         }
 293         s->samplerate = freq;
 294     }
 295
 296     /* set compression option defaults based on avctx->compression_level */
 297     if (avctx->compression_level < 0)
 298         s->options.compression_level = 5;
 299     else
 300         s->options.compression_level = avctx->compression_level;
 301
 302     level = s->options.compression_level;
 303     if (level > 12) {
 304         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid compression level: %d\n",
 305                s->options.compression_level);
 306         return AVERROR(EINVAL);
 307     }
 308
 309     s->options.block_time_ms = ((int[]){ 27, 27, 27,105,105,105,105,105,105,105,105,105,105})[level];
 310
 311     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_DEFAULT)
 312         s->options.lpc_type  = ((int[]){ FF_LPC_TYPE_FIXED,    FF_LPC_TYPE_FIXED,    FF_LPC_TYPE_FIXED,
 313                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON,
 314                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON,
 315                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON,
 316                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON})[level];
 317
 318     if (s->options.min_prediction_order < 0)
 319         s->options.min_prediction_order = ((int[]){  2,  0,  0,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1})[level];
 320     if (s->options.max_prediction_order < 0)
 321         s->options.max_prediction_order = ((int[]){  3,  4,  4,  6,  8,  8,  8,  8, 12, 12, 12, 32, 32})[level];
 322
 323     if (s->options.prediction_order_method < 0)
 324         s->options.prediction_order_method = ((int[]){ ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,
 325                                                        ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,
 326                                                        ORDER_METHOD_4LEVEL, ORDER_METHOD_LOG,    ORDER_METHOD_4LEVEL,
 327                                                        ORDER_METHOD_LOG,    ORDER_METHOD_SEARCH, ORDER_METHOD_LOG,
 328                                                        ORDER_METHOD_SEARCH})[level];
 329
 330     if (s->options.min_partition_order > s->options.max_partition_order) {
 331         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid partition orders: min=%d max=%d\n",
 332                s->options.min_partition_order, s->options.max_partition_order);
 333         return AVERROR(EINVAL);
 334     }
 335     if (s->options.min_partition_order < 0)
 336         s->options.min_partition_order = ((int[]){  2,  2,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0})[level];
 337     if (s->options.max_partition_order < 0)
 338         s->options.max_partition_order = ((int[]){  2,  2,  3,  3,  3,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  8})[level];
 339
 340 #if FF_API_PRIVATE_OPT
 341 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 342     if (avctx->min_prediction_order >= 0) {
 343         if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED) {
 344             if (avctx->min_prediction_order > MAX_FIXED_ORDER) {
 345                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 346                        "invalid min prediction order %d, clamped to %d\n",
 347                        avctx->min_prediction_order, MAX_FIXED_ORDER);
 348                 avctx->min_prediction_order = MAX_FIXED_ORDER;
 349             }
 350         } else if (avctx->min_prediction_order < MIN_LPC_ORDER ||
 351                    avctx->min_prediction_order > MAX_LPC_ORDER) {
 352             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid min prediction order: %d\n",
 353                    avctx->min_prediction_order);
 354             return AVERROR(EINVAL);
 355         }
 356         s->options.min_prediction_order = avctx->min_prediction_order;
 357     }
 358     if (avctx->max_prediction_order >= 0) {
 359         if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED) {
 360             if (avctx->max_prediction_order > MAX_FIXED_ORDER) {
 361                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 362                        "invalid max prediction order %d, clamped to %d\n",
 363                        avctx->max_prediction_order, MAX_FIXED_ORDER);
 364                 avctx->max_prediction_order = MAX_FIXED_ORDER;
 365             }
 366         } else if (avctx->max_prediction_order < MIN_LPC_ORDER ||
 367                    avctx->max_prediction_order > MAX_LPC_ORDER) {
 368             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid max prediction order: %d\n",
 369                    avctx->max_prediction_order);
 370             return AVERROR(EINVAL);
 371         }
 372         s->options.max_prediction_order = avctx->max_prediction_order;
 373     }
 374 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 375 #endif
 376     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_NONE) {
 377         s->options.min_prediction_order = 0;
 378         s->options.max_prediction_order = 0;
 379     } else if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED) {
 380         if (s->options.min_prediction_order > MAX_FIXED_ORDER) {
 381             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 382                    "invalid min prediction order %d, clamped to %d\n",
 383                    s->options.min_prediction_order, MAX_FIXED_ORDER);
 384             s->options.min_prediction_order = MAX_FIXED_ORDER;
 385         }
 386         if (s->options.max_prediction_order > MAX_FIXED_ORDER) {
 387             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 388                    "invalid max prediction order %d, clamped to %d\n",
 389                    s->options.max_prediction_order, MAX_FIXED_ORDER);
 390             s->options.max_prediction_order = MAX_FIXED_ORDER;
 391         }
 392     }
 393
 394     if (s->options.max_prediction_order < s->options.min_prediction_order) {
 395         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid prediction orders: min=%d max=%d\n",
 396                s->options.min_prediction_order, s->options.max_prediction_order);
 397         return AVERROR(EINVAL);
 398     }
 399
 400     if (avctx->frame_size > 0) {
 401         if (avctx->frame_size < FLAC_MIN_BLOCKSIZE ||
 402                 avctx->frame_size > FLAC_MAX_BLOCKSIZE) {
 403             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid block size: %d\n",
 404                    avctx->frame_size);
 405             return AVERROR(EINVAL);
 406         }
 407     } else {
 408         s->avctx->frame_size = select_blocksize(s->samplerate, s->options.block_time_ms);
 409     }
 410     s->max_blocksize = s->avctx->frame_size;
 411
 412     /* set maximum encoded frame size in verbatim mode */
 413     s->max_framesize = ff_flac_get_max_frame_size(s->avctx->frame_size,
 414                                                   s->channels,
 415                                                   s->avctx->bits_per_raw_sample);
 416
 417     /* initialize MD5 context */
 418     s->md5ctx = av_md5_alloc();
 419     if (!s->md5ctx)
 420         return AVERROR(ENOMEM);
 421     av_md5_init(s->md5ctx);
 422
 423     streaminfo = av_malloc(FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 424     if (!streaminfo)
 425         return AVERROR(ENOMEM);
 426     write_streaminfo(s, streaminfo);
 427     avctx->extradata = streaminfo;
 428     avctx->extradata_size = FLAC_STREAMINFO_SIZE;
 429
 430     s->frame_count   = 0;
 431     s->min_framesize = s->max_framesize;
 432
 433     if (channels == 3 &&
 434             avctx->channel_layout != (AV_CH_LAYOUT_STEREO|AV_CH_FRONT_CENTER) ||
 435         channels == 4 &&
 436             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_2_2 &&
 437             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_QUAD ||
 438         channels == 5 &&
 439             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_5POINT0 &&
 440             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_5POINT0_BACK ||
 441         channels == 6 &&
 442             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_5POINT1 &&
 443             avctx->channel_layout != AV_CH_LAYOUT_5POINT1_BACK) {
 444         if (avctx->channel_layout) {
 445             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Channel layout not supported by Flac, "
 446                                              "output stream will have incorrect "
 447                                              "channel layout.\n");
 448         } else {
 449             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "No channel layout specified. The encoder "
 450                                                "will use Flac channel layout for "
 451                                                "%d channels.\n", channels);
 452         }
 453     }
 454
 455     ret = ff_lpc_init(&s->lpc_ctx, avctx->frame_size,
 456                       s->options.max_prediction_order, FF_LPC_TYPE_LEVINSON);
 457
 458     ff_bswapdsp_init(&s->bdsp);
 459     ff_flacdsp_init(&s->flac_dsp, avctx->sample_fmt, channels,
 460                     avctx->bits_per_raw_sample);
 461
 462     dprint_compression_options(s);
 463
 464     return ret;
 465 }
 466
 467
 468 static void init_frame(FlacEncodeContext *s, int nb_samples)
 469 {
 470     int i, ch;
 471     FlacFrame *frame;
 472
 473     frame = &s->frame;
 474
 475     for (i = 0; i < 16; i++) {
 476         if (nb_samples == ff_flac_blocksize_table[i]) {
 477             frame->blocksize  = ff_flac_blocksize_table[i];
 478             frame->bs_code[0] = i;
 479             frame->bs_code[1] = 0;
 480             break;
 481         }
 482     }
 483     if (i == 16) {
 484         frame->blocksize = nb_samples;
 485         if (frame->blocksize <= 256) {
 486             frame->bs_code[0] = 6;
 487             frame->bs_code[1] = frame->blocksize-1;
 488         } else {
 489             frame->bs_code[0] = 7;
 490             frame->bs_code[1] = frame->blocksize-1;
 491         }
 492     }
 493
 494     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 495         FlacSubframe *sub = &frame->subframes[ch];
 496
 497         sub->wasted = 0;
 498         sub->obits  = s->avctx->bits_per_raw_sample;
 499
 500         if (sub->obits > 16)
 501             sub->rc.coding_mode = CODING_MODE_RICE2;
 502         else
 503             sub->rc.coding_mode = CODING_MODE_RICE;
 504     }
 505
 506     frame->verbatim_only = 0;
 507 }
 508
 509
 510 /**
 511  * Copy channel-interleaved input samples into separate subframes.
 512  */
 513 static void copy_samples(FlacEncodeContext *s, const void *samples)
 514 {
 515     int i, j, ch;
 516     FlacFrame *frame;
 517     int shift = av_get_bytes_per_sample(s->avctx->sample_fmt) * 8 -
 518                 s->avctx->bits_per_raw_sample;
 519
 520 #define COPY_SAMPLES(bits) do {                                     \
 521     const int ## bits ## _t *samples0 = samples;                    \
 522     frame = &s->frame;                                              \
 523     for (i = 0, j = 0; i < frame->blocksize; i++)                   \
 524         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++, j++)                   \
 525             frame->subframes[ch].samples[i] = samples0[j] >> shift; \
 526 } while (0)
 527
 528     if (s->avctx->sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_S16)
 529         COPY_SAMPLES(16);
 530     else
 531         COPY_SAMPLES(32);
 532 }
 533
 534
 535 static uint64_t rice_count_exact(const int32_t *res, int n, int k)
 536 {
 537     int i;
 538     uint64_t count = 0;
 539
 540     for (i = 0; i < n; i++) {
 541         int32_t v = -2 * res[i] - 1;
 542         v ^= v >> 31;
 543         count += (v >> k) + 1 + k;
 544     }
 545     return count;
 546 }
 547
 548
 549 static uint64_t subframe_count_exact(FlacEncodeContext *s, FlacSubframe *sub,
 550                                      int pred_order)
 551 {
 552     int p, porder, psize;
 553     int i, part_end;
 554     uint64_t count = 0;
 555
 556     /* subframe header */
 557     count += 8;
 558
 559     if (sub->wasted)
 560         count += sub->wasted;
 561
 562     /* subframe */
 563     if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_CONSTANT) {
 564         count += sub->obits;
 565     } else if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_VERBATIM) {
 566         count += s->frame.blocksize * sub->obits;
 567     } else {
 568         /* warm-up samples */
 569         count += pred_order * sub->obits;
 570
 571         /* LPC coefficients */
 572         if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC)
 573             count += 4 + 5 + pred_order * s->options.lpc_coeff_precision;
 574
 575         /* rice-encoded block */
 576         count += 2;
 577
 578         /* partition order */
 579         porder = sub->rc.porder;
 580         psize  = s->frame.blocksize >> porder;
 581         count += 4;
 582
 583         /* residual */
 584         i        = pred_order;
 585         part_end = psize;
 586         for (p = 0; p < 1 << porder; p++) {
 587             int k = sub->rc.params[p];
 588             count += sub->rc.coding_mode;
 589             count += rice_count_exact(&sub->residual[i], part_end - i, k);
 590             i = part_end;
 591             part_end = FFMIN(s->frame.blocksize, part_end + psize);
 592         }
 593     }
 594
 595     return count;
 596 }
 597
 598
 599 #define rice_encode_count(sum, n, k) (((n)*((k)+1))+((sum-(n>>1))>>(k)))
 600
 601 /**
 602  * Solve for d/dk(rice_encode_count) = n-((sum-(n>>1))>>(k+1)) = 0.
 603  */
 604 static int find_optimal_param(uint64_t sum, int n, int max_param)
 605 {
 606     int k;
 607     uint64_t sum2;
 608
 609     if (sum <= n >> 1)
 610         return 0;
 611     sum2 = sum - (n >> 1);
 612     k    = av_log2(av_clipl_int32(sum2 / n));
 613     return FFMIN(k, max_param);
 614 }
 615
 616 static int find_optimal_param_exact(uint64_t sums[32][MAX_PARTITIONS], int i, int max_param)
 617 {
 618     int bestk = 0;
 619     int64_t bestbits = INT64_MAX;
 620     int k;
 621
 622     for (k = 0; k <= max_param; k++) {
 623         int64_t bits = sums[k][i];
 624         if (bits < bestbits) {
 625             bestbits = bits;
 626             bestk = k;
 627         }
 628     }
 629
 630     return bestk;
 631 }
 632
 633 static uint64_t calc_optimal_rice_params(RiceContext *rc, int porder,
 634                                          uint64_t sums[32][MAX_PARTITIONS],
 635                                          int n, int pred_order, int max_param, int exact)
 636 {
 637     int i;
 638     int k, cnt, part;
 639     uint64_t all_bits;
 640
 641     part     = (1 << porder);
 642     all_bits = 4 * part;
 643
 644     cnt = (n >> porder) - pred_order;
 645     for (i = 0; i < part; i++) {
 646         if (exact) {
 647             k = find_optimal_param_exact(sums, i, max_param);
 648             all_bits += sums[k][i];
 649         } else {
 650             k = find_optimal_param(sums[0][i], cnt, max_param);
 651             all_bits += rice_encode_count(sums[0][i], cnt, k);
 652         }
 653         rc->params[i] = k;
 654         cnt = n >> porder;
 655     }
 656
 657     rc->porder = porder;
 658
 659     return all_bits;
 660 }
 661
 662
 663 static void calc_sum_top(int pmax, int kmax, const uint32_t *data, int n, int pred_order,
 664                          uint64_t sums[32][MAX_PARTITIONS])
 665 {
 666     int i, k;
 667     int parts;
 668     const uint32_t *res, *res_end;
 669
 670     /* sums for highest level */
 671     parts   = (1 << pmax);
 672
 673     for (k = 0; k <= kmax; k++) {
 674         res     = &data[pred_order];
 675         res_end = &data[n >> pmax];
 676         for (i = 0; i < parts; i++) {
 677             if (kmax) {
 678                 uint64_t sum = (1LL + k) * (res_end - res);
 679                 while (res < res_end)
 680                     sum += *(res++) >> k;
 681                 sums[k][i] = sum;
 682             } else {
 683                 uint64_t sum = 0;
 684                 while (res < res_end)
 685                     sum += *(res++);
 686                 sums[k][i] = sum;
 687             }
 688             res_end += n >> pmax;
 689         }
 690     }
 691 }
 692
 693 static void calc_sum_next(int level, uint64_t sums[32][MAX_PARTITIONS], int kmax)
 694 {
 695     int i, k;
 696     int parts = (1 << level);
 697     for (i = 0; i < parts; i++) {
 698         for (k=0; k<=kmax; k++)
 699             sums[k][i] = sums[k][2*i] + sums[k][2*i+1];
 700     }
 701 }
 702
 703 static uint64_t calc_rice_params(RiceContext *rc,
 704                                  uint32_t udata[FLAC_MAX_BLOCKSIZE],
 705                                  uint64_t sums[32][MAX_PARTITIONS],
 706                                  int pmin, int pmax,
 707                                  const int32_t *data, int n, int pred_order, int exact)
 708 {
 709     int i;
 710     uint64_t bits[MAX_PARTITION_ORDER+1];
 711     int opt_porder;
 712     RiceContext tmp_rc;
 713     int kmax = (1 << rc->coding_mode) - 2;
 714
 715     av_assert1(pmin >= 0 && pmin <= MAX_PARTITION_ORDER);
 716     av_assert1(pmax >= 0 && pmax <= MAX_PARTITION_ORDER);
 717     av_assert1(pmin <= pmax);
 718
 719     tmp_rc.coding_mode = rc->coding_mode;
 720
 721     for (i = 0; i < n; i++)
 722         udata[i] = (2 * data[i]) ^ (data[i] >> 31);
 723
 724     calc_sum_top(pmax, exact ? kmax : 0, udata, n, pred_order, sums);
 725
 726     opt_porder = pmin;
 727     bits[pmin] = UINT32_MAX;
 728     for (i = pmax; ; ) {
 729         bits[i] = calc_optimal_rice_params(&tmp_rc, i, sums, n, pred_order, kmax, exact);
 730         if (bits[i] < bits[opt_porder] || pmax == pmin) {
 731             opt_porder = i;
 732             *rc = tmp_rc;
 733         }
 734         if (i == pmin)
 735             break;
 736         calc_sum_next(--i, sums, exact ? kmax : 0);
 737     }
 738
 739     return bits[opt_porder];
 740 }
 741
 742
 743 static int get_max_p_order(int max_porder, int n, int order)
 744 {
 745     int porder = FFMIN(max_porder, av_log2(n^(n-1)));
 746     if (order > 0)
 747         porder = FFMIN(porder, av_log2(n/order));
 748     return porder;
 749 }
 750
 751
 752 static uint64_t find_subframe_rice_params(FlacEncodeContext *s,
 753                                           FlacSubframe *sub, int pred_order)
 754 {
 755     int pmin = get_max_p_order(s->options.min_partition_order,
 756                                s->frame.blocksize, pred_order);
 757     int pmax = get_max_p_order(s->options.max_partition_order,
 758                                s->frame.blocksize, pred_order);
 759
 760     uint64_t bits = 8 + pred_order * sub->obits + 2 + sub->rc.coding_mode;
 761     if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC)
 762         bits += 4 + 5 + pred_order * s->options.lpc_coeff_precision;
 763     bits += calc_rice_params(&sub->rc, sub->rc_udata, sub->rc_sums, pmin, pmax, sub->residual,
 764                              s->frame.blocksize, pred_order, s->options.exact_rice_parameters);
 765     return bits;
 766 }
 767
 768
 769 static void encode_residual_fixed(int32_t *res, const int32_t *smp, int n,
 770                                   int order)
 771 {
 772     int i;
 773
 774     for (i = 0; i < order; i++)
 775         res[i] = smp[i];
 776
 777     if (order == 0) {
 778         for (i = order; i < n; i++)
 779             res[i] = smp[i];
 780     } else if (order == 1) {
 781         for (i = order; i < n; i++)
 782             res[i] = smp[i] - smp[i-1];
 783     } else if (order == 2) {
 784         int a = smp[order-1] - smp[order-2];
 785         for (i = order; i < n; i += 2) {
 786             int b    = smp[i  ] - smp[i-1];
 787             res[i]   = b - a;
 788             a        = smp[i+1] - smp[i  ];
 789             res[i+1] = a - b;
 790         }
 791     } else if (order == 3) {
 792         int a = smp[order-1] -   smp[order-2];
 793         int c = smp[order-1] - 2*smp[order-2] + smp[order-3];
 794         for (i = order; i < n; i += 2) {
 795             int b    = smp[i  ] - smp[i-1];
 796             int d    = b - a;
 797             res[i]   = d - c;
 798             a        = smp[i+1] - smp[i  ];
 799             c        = a - b;
 800             res[i+1] = c - d;
 801         }
 802     } else {
 803         int a = smp[order-1] -   smp[order-2];
 804         int c = smp[order-1] - 2*smp[order-2] +   smp[order-3];
 805         int e = smp[order-1] - 3*smp[order-2] + 3*smp[order-3] - smp[order-4];
 806         for (i = order; i < n; i += 2) {
 807             int b    = smp[i  ] - smp[i-1];
 808             int d    = b - a;
 809             int f    = d - c;
 810             res[i  ] = f - e;
 811             a        = smp[i+1] - smp[i  ];
 812             c        = a - b;
 813             e        = c - d;
 814             res[i+1] = e - f;
 815         }
 816     }
 817 }
 818
 819
 820 static int encode_residual_ch(FlacEncodeContext *s, int ch)
 821 {
 822     int i, n;
 823     int min_order, max_order, opt_order, omethod;
 824     FlacFrame *frame;
 825     FlacSubframe *sub;
 826     int32_t coefs[MAX_LPC_ORDER][MAX_LPC_ORDER];
 827     int shift[MAX_LPC_ORDER];
 828     int32_t *res, *smp;
 829
 830     frame = &s->frame;
 831     sub   = &frame->subframes[ch];
 832     res   = sub->residual;
 833     smp   = sub->samples;
 834     n     = frame->blocksize;
 835
 836     /* CONSTANT */
 837     for (i = 1; i < n; i++)
 838         if(smp[i] != smp[0])
 839             break;
 840     if (i == n) {
 841         sub->type = sub->type_code = FLAC_SUBFRAME_CONSTANT;
 842         res[0] = smp[0];
 843         return subframe_count_exact(s, sub, 0);
 844     }
 845
 846     /* VERBATIM */
 847     if (frame->verbatim_only || n < 5) {
 848         sub->type = sub->type_code = FLAC_SUBFRAME_VERBATIM;
 849         memcpy(res, smp, n * sizeof(int32_t));
 850         return subframe_count_exact(s, sub, 0);
 851     }
 852
 853     min_order  = s->options.min_prediction_order;
 854     max_order  = s->options.max_prediction_order;
 855     omethod    = s->options.prediction_order_method;
 856
 857     /* FIXED */
 858     sub->type = FLAC_SUBFRAME_FIXED;
 859     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_NONE  ||
 860         s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED || n <= max_order) {
 861         uint64_t bits[MAX_FIXED_ORDER+1];
 862         if (max_order > MAX_FIXED_ORDER)
 863             max_order = MAX_FIXED_ORDER;
 864         opt_order = 0;
 865         bits[0]   = UINT32_MAX;
 866         for (i = min_order; i <= max_order; i++) {
 867             encode_residual_fixed(res, smp, n, i);
 868             bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, i);
 869             if (bits[i] < bits[opt_order])
 870                 opt_order = i;
 871         }
 872         sub->order     = opt_order;
 873         sub->type_code = sub->type | sub->order;
 874         if (sub->order != max_order) {
 875             encode_residual_fixed(res, smp, n, sub->order);
 876             find_subframe_rice_params(s, sub, sub->order);
 877         }
 878         return subframe_count_exact(s, sub, sub->order);
 879     }
 880
 881     /* LPC */
 882     sub->type = FLAC_SUBFRAME_LPC;
 883     opt_order = ff_lpc_calc_coefs(&s->lpc_ctx, smp, n, min_order, max_order,
 884                                   s->options.lpc_coeff_precision, coefs, shift, s->options.lpc_type,
 885                                   s->options.lpc_passes, omethod,
 886                                   MAX_LPC_SHIFT, 0);
 887
 888     if (omethod == ORDER_METHOD_2LEVEL ||
 889         omethod == ORDER_METHOD_4LEVEL ||
 890         omethod == ORDER_METHOD_8LEVEL) {
 891         int levels = 1 << omethod;
 892         uint64_t bits[1 << ORDER_METHOD_8LEVEL];
 893         int order       = -1;
 894         int opt_index   = levels-1;
 895         opt_order       = max_order-1;
 896         bits[opt_index] = UINT32_MAX;
 897         for (i = levels-1; i >= 0; i--) {
 898             int last_order = order;
 899             order = min_order + (((max_order-min_order+1) * (i+1)) / levels)-1;
 900             order = av_clip(order, min_order - 1, max_order - 1);
 901             if (order == last_order)
 902                 continue;
 903             if (s->bps_code * 4 + s->options.lpc_coeff_precision + av_log2(order) <= 32) {
 904                 s->flac_dsp.lpc16_encode(res, smp, n, order+1, coefs[order],
 905                                          shift[order]);
 906             } else {
 907                 s->flac_dsp.lpc32_encode(res, smp, n, order+1, coefs[order],
 908                                          shift[order]);
 909             }
 910             bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, order+1);
 911             if (bits[i] < bits[opt_index]) {
 912                 opt_index = i;
 913                 opt_order = order;
 914             }
 915         }
 916         opt_order++;
 917     } else if (omethod == ORDER_METHOD_SEARCH) {
 918         // brute-force optimal order search
 919         uint64_t bits[MAX_LPC_ORDER];
 920         opt_order = 0;
 921         bits[0]   = UINT32_MAX;
 922         for (i = min_order-1; i < max_order; i++) {
 923             if (s->bps_code * 4 + s->options.lpc_coeff_precision + av_log2(i) <= 32) {
 924                 s->flac_dsp.lpc16_encode(res, smp, n, i+1, coefs[i], shift[i]);
 925             } else {
 926                 s->flac_dsp.lpc32_encode(res, smp, n, i+1, coefs[i], shift[i]);
 927             }
 928             bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, i+1);
 929             if (bits[i] < bits[opt_order])
 930                 opt_order = i;
 931         }
 932         opt_order++;
 933     } else if (omethod == ORDER_METHOD_LOG) {
 934         uint64_t bits[MAX_LPC_ORDER];
 935         int step;
 936
 937         opt_order = min_order - 1 + (max_order-min_order)/3;
 938         memset(bits, -1, sizeof(bits));
 939
 940         for (step = 16; step; step >>= 1) {
 941             int last = opt_order;
 942             for (i = last-step; i <= last+step; i += step) {
 943                 if (i < min_order-1 || i >= max_order || bits[i] < UINT32_MAX)
 944                     continue;
 945                 if (s->bps_code * 4 + s->options.lpc_coeff_precision + av_log2(i) <= 32) {
 946                     s->flac_dsp.lpc32_encode(res, smp, n, i+1, coefs[i], shift[i]);
 947                 } else {
 948                     s->flac_dsp.lpc16_encode(res, smp, n, i+1, coefs[i], shift[i]);
 949                 }
 950                 bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, i+1);
 951                 if (bits[i] < bits[opt_order])
 952                     opt_order = i;
 953             }
 954         }
 955         opt_order++;
 956     }
 957
 958     if (s->options.multi_dim_quant) {
 959         int allsteps = 1;
 960         int i, step, improved;
 961         int64_t best_score = INT64_MAX;
 962         int32_t qmax;
 963
 964         qmax = (1 << (s->options.lpc_coeff_precision - 1)) - 1;
 965
 966         for (i=0; i<opt_order; i++)
 967             allsteps *= 3;
 968
 969         do {
 970             improved = 0;
 971             for (step = 0; step < allsteps; step++) {
 972                 int tmp = step;
 973                 int32_t lpc_try[MAX_LPC_ORDER];
 974                 int64_t score = 0;
 975                 int diffsum = 0;
 976
 977                 for (i=0; i<opt_order; i++) {
 978                     int diff = ((tmp + 1) % 3) - 1;
 979                     lpc_try[i] = av_clip(coefs[opt_order - 1][i] + diff, -qmax, qmax);
 980                     tmp /= 3;
 981                     diffsum += !!diff;
 982                 }
 983                 if (diffsum >8)
 984                     continue;
 985
 986                 if (s->bps_code * 4 + s->options.lpc_coeff_precision + av_log2(opt_order - 1) <= 32) {
 987                     s->flac_dsp.lpc16_encode(res, smp, n, opt_order, lpc_try, shift[opt_order-1]);
 988                 } else {
 989                     s->flac_dsp.lpc32_encode(res, smp, n, opt_order, lpc_try, shift[opt_order-1]);
 990                 }
 991                 score = find_subframe_rice_params(s, sub, opt_order);
 992                 if (score < best_score) {
 993                     best_score = score;
 994                     memcpy(coefs[opt_order-1], lpc_try, sizeof(*coefs));
 995                     improved=1;
 996                 }
 997             }
 998         } while(improved);
 999     }
1000
1001     sub->order     = opt_order;
1002     sub->type_code = sub->type | (sub->order-1);
1003     sub->shift     = shift[sub->order-1];
1004     for (i = 0; i < sub->order; i++)
1005         sub->coefs[i] = coefs[sub->order-1][i];
1006
1007     if (s->bps_code * 4 + s->options.lpc_coeff_precision + av_log2(opt_order) <= 32) {
1008         s->flac_dsp.lpc16_encode(res, smp, n, sub->order, sub->coefs, sub->shift);
1009     } else {
1010         s->flac_dsp.lpc32_encode(res, smp, n, sub->order, sub->coefs, sub->shift);
1011     }
1012
1013     find_subframe_rice_params(s, sub, sub->order);
1014
1015     return subframe_count_exact(s, sub, sub->order);
1016 }
1017
1018
1019 static int count_frame_header(FlacEncodeContext *s)
1020 {
1021     uint8_t av_unused tmp;
1022     int count;
1023
1024     /*
1025     <14> Sync code
1026     <1>  Reserved
1027     <1>  Blocking strategy
1028     <4>  Block size in inter-channel samples
1029     <4>  Sample rate
1030     <4>  Channel assignment
1031     <3>  Sample size in bits
1032     <1>  Reserved
1033     */
1034     count = 32;
1035
1036     /* coded frame number */
1037     PUT_UTF8(s->frame_count, tmp, count += 8;)
1038
1039     /* explicit block size */
1040     if (s->frame.bs_code[0] == 6)
1041         count += 8;
1042     else if (s->frame.bs_code[0] == 7)
1043         count += 16;
1044
1045     /* explicit sample rate */
1046     count += ((s->sr_code[0] == 12) + (s->sr_code[0] > 12) * 2) * 8;
1047
1048     /* frame header CRC-8 */
1049     count += 8;
1050
1051     return count;
1052 }
1053
1054
1055 static int encode_frame(FlacEncodeContext *s)
1056 {
1057     int ch;
1058     uint64_t count;
1059
1060     count = count_frame_header(s);
1061
1062     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
1063         count += encode_residual_ch(s, ch);
1064
1065     count += (8 - (count & 7)) & 7; // byte alignment
1066     count += 16;                    // CRC-16
1067
1068     count >>= 3;
1069     if (count > INT_MAX)
1070         return AVERROR_BUG;
1071     return count;
1072 }
1073
1074
1075 static void remove_wasted_bits(FlacEncodeContext *s)
1076 {
1077     int ch, i;
1078
1079     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1080         FlacSubframe *sub = &s->frame.subframes[ch];
1081         int32_t v         = 0;
1082
1083         for (i = 0; i < s->frame.blocksize; i++) {
1084             v |= sub->samples[i];
1085             if (v & 1)
1086                 break;
1087         }
1088
1089         if (v && !(v & 1)) {
1090             v = ff_ctz(v);
1091
1092             for (i = 0; i < s->frame.blocksize; i++)
1093                 sub->samples[i] >>= v;
1094
1095             sub->wasted = v;
1096             sub->obits -= v;
1097
1098             /* for 24-bit, check if removing wasted bits makes the range better
1099                suited for using RICE instead of RICE2 for entropy coding */
1100             if (sub->obits <= 17)
1101                 sub->rc.coding_mode = CODING_MODE_RICE;
1102         }
1103     }
1104 }
1105
1106
1107 static int estimate_stereo_mode(const int32_t *left_ch, const int32_t *right_ch, int n,
1108                                 int max_rice_param)
1109 {
1110     int i, best;
1111     int32_t lt, rt;
1112     uint64_t sum[4];
1113     uint64_t score[4];
1114     int k;
1115
1116     /* calculate sum of 2nd order residual for each channel */
1117     sum[0] = sum[1] = sum[2] = sum[3] = 0;
1118     for (i = 2; i < n; i++) {
1119         lt = left_ch[i]  - 2*left_ch[i-1]  + left_ch[i-2];
1120         rt = right_ch[i] - 2*right_ch[i-1] + right_ch[i-2];
1121         sum[2] += FFABS((lt + rt) >> 1);
1122         sum[3] += FFABS(lt - rt);
1123         sum[0] += FFABS(lt);
1124         sum[1] += FFABS(rt);
1125     }
1126     /* estimate bit counts */
1127     for (i = 0; i < 4; i++) {
1128         k      = find_optimal_param(2 * sum[i], n, max_rice_param);
1129         sum[i] = rice_encode_count( 2 * sum[i], n, k);
1130     }
1131
1132     /* calculate score for each mode */
1133     score[0] = sum[0] + sum[1];
1134     score[1] = sum[0] + sum[3];
1135     score[2] = sum[1] + sum[3];
1136     score[3] = sum[2] + sum[3];
1137
1138     /* return mode with lowest score */
1139     best = 0;
1140     for (i = 1; i < 4; i++)
1141         if (score[i] < score[best])
1142             best = i;
1143
1144     return best;
1145 }
1146
1147
1148 /**
1149  * Perform stereo channel decorrelation.
1150  */
1151 static void channel_decorrelation(FlacEncodeContext *s)
1152 {
1153     FlacFrame *frame;
1154     int32_t *left, *right;
1155     int i, n;
1156
1157     frame = &s->frame;
1158     n     = frame->blocksize;
1159     left  = frame->subframes[0].samples;
1160     right = frame->subframes[1].samples;
1161
1162     if (s->channels != 2) {
1163         frame->ch_mode = FLAC_CHMODE_INDEPENDENT;
1164         return;
1165     }
1166
1167     if (s->options.ch_mode < 0) {
1168         int max_rice_param = (1 << frame->subframes[0].rc.coding_mode) - 2;
1169         frame->ch_mode = estimate_stereo_mode(left, right, n, max_rice_param);
1170     } else
1171         frame->ch_mode = s->options.ch_mode;
1172
1173     /* perform decorrelation and adjust bits-per-sample */
1174     if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_INDEPENDENT)
1175         return;
1176     if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_MID_SIDE) {
1177         int32_t tmp;
1178         for (i = 0; i < n; i++) {
1179             tmp      = left[i];
1180             left[i]  = (tmp + right[i]) >> 1;
1181             right[i] =  tmp - right[i];
1182         }
1183         frame->subframes[1].obits++;
1184     } else if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_LEFT_SIDE) {
1185         for (i = 0; i < n; i++)
1186             right[i] = left[i] - right[i];
1187         frame->subframes[1].obits++;
1188     } else {
1189         for (i = 0; i < n; i++)
1190             left[i] -= right[i];
1191         frame->subframes[0].obits++;
1192     }
1193 }
1194
1195
1196 static void write_utf8(PutBitContext *pb, uint32_t val)
1197 {
1198     uint8_t tmp;
1199     PUT_UTF8(val, tmp, put_bits(pb, 8, tmp);)
1200 }
1201
1202
1203 static void write_frame_header(FlacEncodeContext *s)
1204 {
1205     FlacFrame *frame;
1206     int crc;
1207
1208     frame = &s->frame;
1209
1210     put_bits(&s->pb, 16, 0xFFF8);
1211     put_bits(&s->pb, 4, frame->bs_code[0]);
1212     put_bits(&s->pb, 4, s->sr_code[0]);
1213
1214     if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_INDEPENDENT)
1215         put_bits(&s->pb, 4, s->channels-1);
1216     else
1217         put_bits(&s->pb, 4, frame->ch_mode + FLAC_MAX_CHANNELS - 1);
1218
1219     put_bits(&s->pb, 3, s->bps_code);
1220     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1221     write_utf8(&s->pb, s->frame_count);
1222
1223     if (frame->bs_code[0] == 6)
1224         put_bits(&s->pb, 8, frame->bs_code[1]);
1225     else if (frame->bs_code[0] == 7)
1226         put_bits(&s->pb, 16, frame->bs_code[1]);
1227
1228     if (s->sr_code[0] == 12)
1229         put_bits(&s->pb, 8, s->sr_code[1]);
1230     else if (s->sr_code[0] > 12)
1231         put_bits(&s->pb, 16, s->sr_code[1]);
1232
1233     flush_put_bits(&s->pb);
1234     crc = av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_8_ATM), 0, s->pb.buf,
1235                  put_bits_count(&s->pb) >> 3);
1236     put_bits(&s->pb, 8, crc);
1237 }
1238
1239
1240 static void write_subframes(FlacEncodeContext *s)
1241 {
1242     int ch;
1243
1244     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1245         FlacSubframe *sub = &s->frame.subframes[ch];
1246         int i, p, porder, psize;
1247         int32_t *part_end;
1248         int32_t *res       =  sub->residual;
1249         int32_t *frame_end = &sub->residual[s->frame.blocksize];
1250
1251         /* subframe header */
1252         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1253         put_bits(&s->pb, 6, sub->type_code);
1254         put_bits(&s->pb, 1, !!sub->wasted);
1255         if (sub->wasted)
1256             put_bits(&s->pb, sub->wasted, 1);
1257
1258         /* subframe */
1259         if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_CONSTANT) {
1260             put_sbits(&s->pb, sub->obits, res[0]);
1261         } else if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_VERBATIM) {
1262             while (res < frame_end)
1263                 put_sbits(&s->pb, sub->obits, *res++);
1264         } else {
1265             /* warm-up samples */
1266             for (i = 0; i < sub->order; i++)
1267                 put_sbits(&s->pb, sub->obits, *res++);
1268
1269             /* LPC coefficients */
1270             if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC) {
1271                 int cbits = s->options.lpc_coeff_precision;
1272                 put_bits( &s->pb, 4, cbits-1);
1273                 put_sbits(&s->pb, 5, sub->shift);
1274                 for (i = 0; i < sub->order; i++)
1275                     put_sbits(&s->pb, cbits, sub->coefs[i]);
1276             }
1277
1278             /* rice-encoded block */
1279             put_bits(&s->pb, 2, sub->rc.coding_mode - 4);
1280
1281             /* partition order */
1282             porder  = sub->rc.porder;
1283             psize   = s->frame.blocksize >> porder;
1284             put_bits(&s->pb, 4, porder);
1285
1286             /* residual */
1287             part_end  = &sub->residual[psize];
1288             for (p = 0; p < 1 << porder; p++) {
1289                 int k = sub->rc.params[p];
1290                 put_bits(&s->pb, sub->rc.coding_mode, k);
1291                 while (res < part_end)
1292                     set_sr_golomb_flac(&s->pb, *res++, k, INT32_MAX, 0);
1293                 part_end = FFMIN(frame_end, part_end + psize);
1294             }
1295         }
1296     }
1297 }
1298
1299
1300 static void write_frame_footer(FlacEncodeContext *s)
1301 {
1302     int crc;
1303     flush_put_bits(&s->pb);
1304     crc = av_bswap16(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0, s->pb.buf,
1305                             put_bits_count(&s->pb)>>3));
1306     put_bits(&s->pb, 16, crc);
1307     flush_put_bits(&s->pb);
1308 }
1309
1310
1311 static int write_frame(FlacEncodeContext *s, AVPacket *avpkt)
1312 {
1313     init_put_bits(&s->pb, avpkt->data, avpkt->size);
1314     write_frame_header(s);
1315     write_subframes(s);
1316     write_frame_footer(s);
1317     return put_bits_count(&s->pb) >> 3;
1318 }
1319
1320
1321 static int update_md5_sum(FlacEncodeContext *s, const void *samples)
1322 {
1323     const uint8_t *buf;
1324     int buf_size = s->frame.blocksize * s->channels *
1325                    ((s->avctx->bits_per_raw_sample + 7) / 8);
1326
1327     if (s->avctx->bits_per_raw_sample > 16 || HAVE_BIGENDIAN) {
1328         av_fast_malloc(&s->md5_buffer, &s->md5_buffer_size, buf_size);
1329         if (!s->md5_buffer)
1330             return AVERROR(ENOMEM);
1331     }
1332
1333     if (s->avctx->bits_per_raw_sample <= 16) {
1334         buf = (const uint8_t *)samples;
1335 #if HAVE_BIGENDIAN
1336         s->bdsp.bswap16_buf((uint16_t *) s->md5_buffer,
1337                             (const uint16_t *) samples, buf_size / 2);
1338         buf = s->md5_buffer;
1339 #endif
1340     } else {
1341         int i;
1342         const int32_t *samples0 = samples;
1343         uint8_t *tmp            = s->md5_buffer;
1344
1345         for (i = 0; i < s->frame.blocksize * s->channels; i++) {
1346             int32_t v = samples0[i] >> 8;
1347             AV_WL24(tmp + 3*i, v);
1348         }
1349         buf = s->md5_buffer;
1350     }
1351     av_md5_update(s->md5ctx, buf, buf_size);
1352
1353     return 0;
1354 }
1355
1356
1357 static int flac_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
1358                              const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
1359 {
1360     FlacEncodeContext *s;
1361     int frame_bytes, out_bytes, ret;
1362
1363     s = avctx->priv_data;
1364
1365     /* when the last block is reached, update the header in extradata */
1366     if (!frame) {
1367         s->max_framesize = s->max_encoded_framesize;
1368         av_md5_final(s->md5ctx, s->md5sum);
1369         write_streaminfo(s, avctx->extradata);
1370
1371 #if FF_API_SIDEDATA_ONLY_PKT
1372 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1373         if (avctx->side_data_only_packets && !s->flushed) {
1374 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1375 #else
1376         if (!s->flushed) {
1377 #endif
1378             uint8_t *side_data = av_packet_new_side_data(avpkt, AV_PKT_DATA_NEW_EXTRADATA,
1379                                                          avctx->extradata_size);
1380             if (!side_data)
1381                 return AVERROR(ENOMEM);
1382             memcpy(side_data, avctx->extradata, avctx->extradata_size);
1383
1384             avpkt->pts = s->next_pts;
1385
1386             *got_packet_ptr = 1;
1387             s->flushed = 1;
1388         }
1389
1390         return 0;
1391     }
1392
1393     /* change max_framesize for small final frame */
1394     if (frame->nb_samples < s->frame.blocksize) {
1395         s->max_framesize = ff_flac_get_max_frame_size(frame->nb_samples,
1396                                                       s->channels,
1397                                                       avctx->bits_per_raw_sample);
1398     }
1399
1400     init_frame(s, frame->nb_samples);
1401
1402     copy_samples(s, frame->data[0]);
1403
1404     channel_decorrelation(s);
1405
1406     remove_wasted_bits(s);
1407
1408     frame_bytes = encode_frame(s);
1409
1410     /* Fall back on verbatim mode if the compressed frame is larger than it
1411        would be if encoded uncompressed. */
1412     if (frame_bytes < 0 || frame_bytes > s->max_framesize) {
1413         s->frame.verbatim_only = 1;
1414         frame_bytes = encode_frame(s);
1415         if (frame_bytes < 0) {
1416             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Bad frame count\n");
1417             return frame_bytes;
1418         }
1419     }
1420
1421     if ((ret = ff_alloc_packet2(avctx, avpkt, frame_bytes, 0)) < 0)
1422         return ret;
1423
1424     out_bytes = write_frame(s, avpkt);
1425
1426     s->frame_count++;
1427     s->sample_count += frame->nb_samples;
1428     if ((ret = update_md5_sum(s, frame->data[0])) < 0) {
1429         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error updating MD5 checksum\n");
1430         return ret;
1431     }
1432     if (out_bytes > s->max_encoded_framesize)
1433         s->max_encoded_framesize = out_bytes;
1434     if (out_bytes < s->min_framesize)
1435         s->min_framesize = out_bytes;
1436
1437     avpkt->pts      = frame->pts;
1438     avpkt->duration = ff_samples_to_time_base(avctx, frame->nb_samples);
1439     avpkt->size     = out_bytes;
1440
1441     s->next_pts = avpkt->pts + avpkt->duration;
1442
1443     *got_packet_ptr = 1;
1444     return 0;
1445 }
1446
1447
1448 static av_cold int flac_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1449 {
1450     if (avctx->priv_data) {
1451         FlacEncodeContext *s = avctx->priv_data;
1452         av_freep(&s->md5ctx);
1453         av_freep(&s->md5_buffer);
1454         ff_lpc_end(&s->lpc_ctx);
1455     }
1456     av_freep(&avctx->extradata);
1457     avctx->extradata_size = 0;
1458     return 0;
1459 }
1460
1461 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
1462 static const AVOption options[] = {
1463 { "lpc_coeff_precision", "LPC coefficient precision", offsetof(FlacEncodeContext, options.lpc_coeff_precision), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 15 }, 0, MAX_LPC_PRECISION, FLAGS },
1464 { "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" },
1465 { "none",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = FF_LPC_TYPE_NONE },     INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1466 { "fixed",    NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = FF_LPC_TYPE_FIXED },    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1467 { "levinson", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = FF_LPC_TYPE_LEVINSON }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1468 { "cholesky", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = FF_LPC_TYPE_CHOLESKY }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1469 { "lpc_passes", "Number of passes to use for Cholesky factorization during LPC analysis", offsetof(FlacEncodeContext, options.lpc_passes),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 2 }, 1, INT_MAX, FLAGS },
1470 { "min_partition_order",  NULL, offsetof(FlacEncodeContext, options.min_partition_order),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1 },      -1, MAX_PARTITION_ORDER, FLAGS },
1471 { "max_partition_order",  NULL, offsetof(FlacEncodeContext, options.max_partition_order),  AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = -1 },      -1, MAX_PARTITION_ORDER, FLAGS },
1472 { "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" },
1473 { "estimation", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = ORDER_METHOD_EST },    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1474 { "2level",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = ORDER_METHOD_2LEVEL }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1475 { "4level",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = ORDER_METHOD_4LEVEL }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1476 { "8level",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = ORDER_METHOD_8LEVEL }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1477 { "search",     NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = ORDER_METHOD_SEARCH }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1478 { "log",        NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = ORDER_METHOD_LOG },    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1479 { "ch_mode", "Stereo decorrelation mode", offsetof(FlacEncodeContext, options.ch_mode), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 }, -1, FLAC_CHMODE_MID_SIDE, FLAGS, "ch_mode" },
1480 { "auto",       NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = -1                      }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "ch_mode" },
1481 { "indep",      NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FLAC_CHMODE_INDEPENDENT }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "ch_mode" },
1482 { "left_side",  NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FLAC_CHMODE_LEFT_SIDE   }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "ch_mode" },
1483 { "right_side", NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FLAC_CHMODE_RIGHT_SIDE  }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "ch_mode" },
1484 { "mid_side",   NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = FLAC_CHMODE_MID_SIDE    }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "ch_mode" },
1485 { "exact_rice_parameters", "Calculate rice parameters exactly", offsetof(FlacEncodeContext, options.exact_rice_parameters), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
1486 { "multi_dim_quant",       "Multi-dimensional quantization",    offsetof(FlacEncodeContext, options.multi_dim_quant),       AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, FLAGS },
1487 { "min_prediction_order", NULL, offsetof(FlacEncodeContext, options.min_prediction_order), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 }, -1, MAX_LPC_ORDER, FLAGS },
1488 { "max_prediction_order", NULL, offsetof(FlacEncodeContext, options.max_prediction_order), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 }, -1, MAX_LPC_ORDER, FLAGS },
1489
1490 { NULL },
1491 };
1492
1493 static const AVClass flac_encoder_class = {
1494     .class_name = "FLAC encoder",
1495     .item_name  = av_default_item_name,
1496     .option     = options,
1497     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1498 };
1499
1500 AVCodec ff_flac_encoder = {
1501     .name           = "flac",
1502     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("FLAC (Free Lossless Audio Codec)"),
1503     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1504     .id             = AV_CODEC_ID_FLAC,
1505     .priv_data_size = sizeof(FlacEncodeContext),
1506     .init           = flac_encode_init,
1507     .encode2        = flac_encode_frame,
1508     .close          = flac_encode_close,
1509     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_SMALL_LAST_FRAME | AV_CODEC_CAP_DELAY | AV_CODEC_CAP_LOSSLESS,
1510     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_S16,
1511                                                      AV_SAMPLE_FMT_S32,
1512                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1513     .priv_class     = &flac_encoder_class,
1514 };