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

   1 /**
   2  * FLAC audio encoder
   3  * Copyright (c) 2006  Justin Ruggles <jruggle@earthlink.net>
   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 "avcodec.h"
  23 #include "bitstream.h"
  24 #include "crc.h"
  25 #include "golomb.h"
  26 #include "lls.h"
  27
  28 #define FLAC_MAX_CH  8
  29 #define FLAC_MIN_BLOCKSIZE  16
  30 #define FLAC_MAX_BLOCKSIZE  65535
  31
  32 #define FLAC_SUBFRAME_CONSTANT  0
  33 #define FLAC_SUBFRAME_VERBATIM  1
  34 #define FLAC_SUBFRAME_FIXED     8
  35 #define FLAC_SUBFRAME_LPC      32
  36
  37 #define FLAC_CHMODE_NOT_STEREO      0
  38 #define FLAC_CHMODE_LEFT_RIGHT      1
  39 #define FLAC_CHMODE_LEFT_SIDE       8
  40 #define FLAC_CHMODE_RIGHT_SIDE      9
  41 #define FLAC_CHMODE_MID_SIDE       10
  42
  43 #define ORDER_METHOD_EST     0
  44 #define ORDER_METHOD_2LEVEL  1
  45 #define ORDER_METHOD_4LEVEL  2
  46 #define ORDER_METHOD_8LEVEL  3
  47 #define ORDER_METHOD_SEARCH  4
  48 #define ORDER_METHOD_LOG     5
  49
  50 #define FLAC_STREAMINFO_SIZE  34
  51
  52 #define MIN_LPC_ORDER       1
  53 #define MAX_LPC_ORDER      32
  54 #define MAX_FIXED_ORDER     4
  55 #define MAX_PARTITION_ORDER 8
  56 #define MAX_PARTITIONS     (1 << MAX_PARTITION_ORDER)
  57 #define MAX_LPC_PRECISION  15
  58 #define MAX_LPC_SHIFT      15
  59 #define MAX_RICE_PARAM     14
  60
  61 typedef struct CompressionOptions {
  62     int compression_level;
  63     int block_time_ms;
  64     int use_lpc;
  65     int lpc_coeff_precision;
  66     int min_prediction_order;
  67     int max_prediction_order;
  68     int prediction_order_method;
  69     int min_partition_order;
  70     int max_partition_order;
  71 } CompressionOptions;
  72
  73 typedef struct RiceContext {
  74     int porder;
  75     int params[MAX_PARTITIONS];
  76 } RiceContext;
  77
  78 typedef struct FlacSubframe {
  79     int type;
  80     int type_code;
  81     int obits;
  82     int order;
  83     int32_t coefs[MAX_LPC_ORDER];
  84     int shift;
  85     RiceContext rc;
  86     int32_t samples[FLAC_MAX_BLOCKSIZE];
  87     int32_t residual[FLAC_MAX_BLOCKSIZE+1];
  88 } FlacSubframe;
  89
  90 typedef struct FlacFrame {
  91     FlacSubframe subframes[FLAC_MAX_CH];
  92     int blocksize;
  93     int bs_code[2];
  94     uint8_t crc8;
  95     int ch_mode;
  96 } FlacFrame;
  97
  98 typedef struct FlacEncodeContext {
  99     PutBitContext pb;
 100     int channels;
 101     int ch_code;
 102     int samplerate;
 103     int sr_code[2];
 104     int blocksize;
 105     int max_framesize;
 106     uint32_t frame_count;
 107     FlacFrame frame;
 108     CompressionOptions options;
 109     AVCodecContext *avctx;
 110 } FlacEncodeContext;
 111
 112 static const int flac_samplerates[16] = {
 113     0, 0, 0, 0,
 114     8000, 16000, 22050, 24000, 32000, 44100, 48000, 96000,
 115     0, 0, 0, 0
 116 };
 117
 118 static const int flac_blocksizes[16] = {
 119     0,
 120     192,
 121     576, 1152, 2304, 4608,
 122     0, 0,
 123     256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192, 16384, 32768
 124 };
 125
 126 /**
 127  * Writes streaminfo metadata block to byte array
 128  */
 129 static void write_streaminfo(FlacEncodeContext *s, uint8_t *header)
 130 {
 131     PutBitContext pb;
 132
 133     memset(header, 0, FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 134     init_put_bits(&pb, header, FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 135
 136     /* streaminfo metadata block */
 137     put_bits(&pb, 16, s->blocksize);
 138     put_bits(&pb, 16, s->blocksize);
 139     put_bits(&pb, 24, 0);
 140     put_bits(&pb, 24, s->max_framesize);
 141     put_bits(&pb, 20, s->samplerate);
 142     put_bits(&pb, 3, s->channels-1);
 143     put_bits(&pb, 5, 15);       /* bits per sample - 1 */
 144     flush_put_bits(&pb);
 145     /* total samples = 0 */
 146     /* MD5 signature = 0 */
 147 }
 148
 149 /**
 150  * Sets blocksize based on samplerate
 151  * Chooses the closest predefined blocksize >= BLOCK_TIME_MS milliseconds
 152  */
 153 static int select_blocksize(int samplerate, int block_time_ms)
 154 {
 155     int i;
 156     int target;
 157     int blocksize;
 158
 159     assert(samplerate > 0);
 160     blocksize = flac_blocksizes[1];
 161     target = (samplerate * block_time_ms) / 1000;
 162     for(i=0; i<16; i++) {
 163         if(target >= flac_blocksizes[i] && flac_blocksizes[i] > blocksize) {
 164             blocksize = flac_blocksizes[i];
 165         }
 166     }
 167     return blocksize;
 168 }
 169
 170 static int flac_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 171 {
 172     int freq = avctx->sample_rate;
 173     int channels = avctx->channels;
 174     FlacEncodeContext *s = avctx->priv_data;
 175     int i, level;
 176     uint8_t *streaminfo;
 177
 178     s->avctx = avctx;
 179
 180     if(avctx->sample_fmt != SAMPLE_FMT_S16) {
 181         return -1;
 182     }
 183
 184     if(channels < 1 || channels > FLAC_MAX_CH) {
 185         return -1;
 186     }
 187     s->channels = channels;
 188     s->ch_code = s->channels-1;
 189
 190     /* find samplerate in table */
 191     if(freq < 1)
 192         return -1;
 193     for(i=4; i<12; i++) {
 194         if(freq == flac_samplerates[i]) {
 195             s->samplerate = flac_samplerates[i];
 196             s->sr_code[0] = i;
 197             s->sr_code[1] = 0;
 198             break;
 199         }
 200     }
 201     /* if not in table, samplerate is non-standard */
 202     if(i == 12) {
 203         if(freq % 1000 == 0 && freq < 255000) {
 204             s->sr_code[0] = 12;
 205             s->sr_code[1] = freq / 1000;
 206         } else if(freq % 10 == 0 && freq < 655350) {
 207             s->sr_code[0] = 14;
 208             s->sr_code[1] = freq / 10;
 209         } else if(freq < 65535) {
 210             s->sr_code[0] = 13;
 211             s->sr_code[1] = freq;
 212         } else {
 213             return -1;
 214         }
 215         s->samplerate = freq;
 216     }
 217
 218     /* set compression option defaults based on avctx->compression_level */
 219     if(avctx->compression_level < 0) {
 220         s->options.compression_level = 5;
 221     } else {
 222         s->options.compression_level = avctx->compression_level;
 223     }
 224     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " compression: %d\n", s->options.compression_level);
 225
 226     level= s->options.compression_level;
 227     if(level > 12) {
 228         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid compression level: %d\n",
 229                s->options.compression_level);
 230         return -1;
 231     }
 232
 233     s->options.block_time_ms       = ((int[]){ 27, 27, 27,105,105,105,105,105,105,105,105,105,105})[level];
 234     s->options.use_lpc             = ((int[]){  0,  0,  0,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1})[level];
 235     s->options.min_prediction_order= ((int[]){  2,  0,  0,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1})[level];
 236     s->options.max_prediction_order= ((int[]){  3,  4,  4,  6,  8,  8,  8,  8, 12, 12, 12, 32, 32})[level];
 237     s->options.prediction_order_method = ((int[]){ ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,
 238                                                    ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,
 239                                                    ORDER_METHOD_4LEVEL, ORDER_METHOD_LOG,    ORDER_METHOD_4LEVEL,
 240                                                    ORDER_METHOD_LOG,    ORDER_METHOD_SEARCH, ORDER_METHOD_LOG,
 241                                                    ORDER_METHOD_SEARCH})[level];
 242     s->options.min_partition_order = ((int[]){  2,  2,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0})[level];
 243     s->options.max_partition_order = ((int[]){  2,  2,  3,  3,  3,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  8})[level];
 244
 245     /* set compression option overrides from AVCodecContext */
 246     if(avctx->use_lpc >= 0) {
 247         s->options.use_lpc = av_clip(avctx->use_lpc, 0, 11);
 248     }
 249     if(s->options.use_lpc == 1)
 250         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " use lpc: Levinson-Durbin recursion with Welch window\n");
 251     else if(s->options.use_lpc > 1)
 252         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " use lpc: Cholesky factorization\n");
 253
 254     if(avctx->min_prediction_order >= 0) {
 255         if(s->options.use_lpc) {
 256             if(avctx->min_prediction_order < MIN_LPC_ORDER ||
 257                     avctx->min_prediction_order > MAX_LPC_ORDER) {
 258                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid min prediction order: %d\n",
 259                        avctx->min_prediction_order);
 260                 return -1;
 261             }
 262         } else {
 263             if(avctx->min_prediction_order > MAX_FIXED_ORDER) {
 264                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid min prediction order: %d\n",
 265                        avctx->min_prediction_order);
 266                 return -1;
 267             }
 268         }
 269         s->options.min_prediction_order = avctx->min_prediction_order;
 270     }
 271     if(avctx->max_prediction_order >= 0) {
 272         if(s->options.use_lpc) {
 273             if(avctx->max_prediction_order < MIN_LPC_ORDER ||
 274                     avctx->max_prediction_order > MAX_LPC_ORDER) {
 275                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid max prediction order: %d\n",
 276                        avctx->max_prediction_order);
 277                 return -1;
 278             }
 279         } else {
 280             if(avctx->max_prediction_order > MAX_FIXED_ORDER) {
 281                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid max prediction order: %d\n",
 282                        avctx->max_prediction_order);
 283                 return -1;
 284             }
 285         }
 286         s->options.max_prediction_order = avctx->max_prediction_order;
 287     }
 288     if(s->options.max_prediction_order < s->options.min_prediction_order) {
 289         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid prediction orders: min=%d max=%d\n",
 290                s->options.min_prediction_order, s->options.max_prediction_order);
 291         return -1;
 292     }
 293     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " prediction order: %d, %d\n",
 294            s->options.min_prediction_order, s->options.max_prediction_order);
 295
 296     if(avctx->prediction_order_method >= 0) {
 297         if(avctx->prediction_order_method > ORDER_METHOD_LOG) {
 298             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid prediction order method: %d\n",
 299                    avctx->prediction_order_method);
 300             return -1;
 301         }
 302         s->options.prediction_order_method = avctx->prediction_order_method;
 303     }
 304     switch(s->options.prediction_order_method) {
 305         case ORDER_METHOD_EST:    av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n",
 306                                          "estimate"); break;
 307         case ORDER_METHOD_2LEVEL: av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n",
 308                                          "2-level"); break;
 309         case ORDER_METHOD_4LEVEL: av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n",
 310                                          "4-level"); break;
 311         case ORDER_METHOD_8LEVEL: av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n",
 312                                          "8-level"); break;
 313         case ORDER_METHOD_SEARCH: av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n",
 314                                          "full search"); break;
 315         case ORDER_METHOD_LOG:    av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n",
 316                                          "log search"); break;
 317     }
 318
 319     if(avctx->min_partition_order >= 0) {
 320         if(avctx->min_partition_order > MAX_PARTITION_ORDER) {
 321             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid min partition order: %d\n",
 322                    avctx->min_partition_order);
 323             return -1;
 324         }
 325         s->options.min_partition_order = avctx->min_partition_order;
 326     }
 327     if(avctx->max_partition_order >= 0) {
 328         if(avctx->max_partition_order > MAX_PARTITION_ORDER) {
 329             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid max partition order: %d\n",
 330                    avctx->max_partition_order);
 331             return -1;
 332         }
 333         s->options.max_partition_order = avctx->max_partition_order;
 334     }
 335     if(s->options.max_partition_order < s->options.min_partition_order) {
 336         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid partition orders: min=%d max=%d\n",
 337                s->options.min_partition_order, s->options.max_partition_order);
 338         return -1;
 339     }
 340     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " partition order: %d, %d\n",
 341            s->options.min_partition_order, s->options.max_partition_order);
 342
 343     if(avctx->frame_size > 0) {
 344         if(avctx->frame_size < FLAC_MIN_BLOCKSIZE ||
 345                 avctx->frame_size > FLAC_MAX_BLOCKSIZE) {
 346             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid block size: %d\n",
 347                    avctx->frame_size);
 348             return -1;
 349         }
 350         s->blocksize = avctx->frame_size;
 351     } else {
 352         s->blocksize = select_blocksize(s->samplerate, s->options.block_time_ms);
 353         avctx->frame_size = s->blocksize;
 354     }
 355     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " block size: %d\n", s->blocksize);
 356
 357     /* set LPC precision */
 358     if(avctx->lpc_coeff_precision > 0) {
 359         if(avctx->lpc_coeff_precision > MAX_LPC_PRECISION) {
 360             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid lpc coeff precision: %d\n",
 361                    avctx->lpc_coeff_precision);
 362             return -1;
 363         }
 364         s->options.lpc_coeff_precision = avctx->lpc_coeff_precision;
 365     } else {
 366         /* select LPC precision based on block size */
 367         if(     s->blocksize <=   192) s->options.lpc_coeff_precision =  7;
 368         else if(s->blocksize <=   384) s->options.lpc_coeff_precision =  8;
 369         else if(s->blocksize <=   576) s->options.lpc_coeff_precision =  9;
 370         else if(s->blocksize <=  1152) s->options.lpc_coeff_precision = 10;
 371         else if(s->blocksize <=  2304) s->options.lpc_coeff_precision = 11;
 372         else if(s->blocksize <=  4608) s->options.lpc_coeff_precision = 12;
 373         else if(s->blocksize <=  8192) s->options.lpc_coeff_precision = 13;
 374         else if(s->blocksize <= 16384) s->options.lpc_coeff_precision = 14;
 375         else                           s->options.lpc_coeff_precision = 15;
 376     }
 377     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc precision: %d\n",
 378            s->options.lpc_coeff_precision);
 379
 380     /* set maximum encoded frame size in verbatim mode */
 381     if(s->channels == 2) {
 382         s->max_framesize = 14 + ((s->blocksize * 33 + 7) >> 3);
 383     } else {
 384         s->max_framesize = 14 + (s->blocksize * s->channels * 2);
 385     }
 386
 387     streaminfo = av_malloc(FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 388     write_streaminfo(s, streaminfo);
 389     avctx->extradata = streaminfo;
 390     avctx->extradata_size = FLAC_STREAMINFO_SIZE;
 391
 392     s->frame_count = 0;
 393
 394     avctx->coded_frame = avcodec_alloc_frame();
 395     avctx->coded_frame->key_frame = 1;
 396
 397     return 0;
 398 }
 399
 400 static void init_frame(FlacEncodeContext *s)
 401 {
 402     int i, ch;
 403     FlacFrame *frame;
 404
 405     frame = &s->frame;
 406
 407     for(i=0; i<16; i++) {
 408         if(s->blocksize == flac_blocksizes[i]) {
 409             frame->blocksize = flac_blocksizes[i];
 410             frame->bs_code[0] = i;
 411             frame->bs_code[1] = 0;
 412             break;
 413         }
 414     }
 415     if(i == 16) {
 416         frame->blocksize = s->blocksize;
 417         if(frame->blocksize <= 256) {
 418             frame->bs_code[0] = 6;
 419             frame->bs_code[1] = frame->blocksize-1;
 420         } else {
 421             frame->bs_code[0] = 7;
 422             frame->bs_code[1] = frame->blocksize-1;
 423         }
 424     }
 425
 426     for(ch=0; ch<s->channels; ch++) {
 427         frame->subframes[ch].obits = 16;
 428     }
 429 }
 430
 431 /**
 432  * Copy channel-interleaved input samples into separate subframes
 433  */
 434 static void copy_samples(FlacEncodeContext *s, int16_t *samples)
 435 {
 436     int i, j, ch;
 437     FlacFrame *frame;
 438
 439     frame = &s->frame;
 440     for(i=0,j=0; i<frame->blocksize; i++) {
 441         for(ch=0; ch<s->channels; ch++,j++) {
 442             frame->subframes[ch].samples[i] = samples[j];
 443         }
 444     }
 445 }
 446
 447
 448 #define rice_encode_count(sum, n, k) (((n)*((k)+1))+((sum-(n>>1))>>(k)))
 449
 450 /**
 451  * Solve for d/dk(rice_encode_count) = n-((sum-(n>>1))>>(k+1)) = 0
 452  */
 453 static int find_optimal_param(uint32_t sum, int n)
 454 {
 455     int k;
 456     uint32_t sum2;
 457
 458     if(sum <= n>>1)
 459         return 0;
 460     sum2 = sum-(n>>1);
 461     k = av_log2(n<256 ? FASTDIV(sum2,n) : sum2/n);
 462     return FFMIN(k, MAX_RICE_PARAM);
 463 }
 464
 465 static uint32_t calc_optimal_rice_params(RiceContext *rc, int porder,
 466                                          uint32_t *sums, int n, int pred_order)
 467 {
 468     int i;
 469     int k, cnt, part;
 470     uint32_t all_bits;
 471
 472     part = (1 << porder);
 473     all_bits = 0;
 474
 475     cnt = (n >> porder) - pred_order;
 476     for(i=0; i<part; i++) {
 477         if(i == 1) cnt = (n >> porder);
 478         k = find_optimal_param(sums[i], cnt);
 479         rc->params[i] = k;
 480         all_bits += rice_encode_count(sums[i], cnt, k);
 481     }
 482     all_bits += (4 * part);
 483
 484     rc->porder = porder;
 485
 486     return all_bits;
 487 }
 488
 489 static void calc_sums(int pmin, int pmax, uint32_t *data, int n, int pred_order,
 490                       uint32_t sums[][MAX_PARTITIONS])
 491 {
 492     int i, j;
 493     int parts;
 494     uint32_t *res, *res_end;
 495
 496     /* sums for highest level */
 497     parts = (1 << pmax);
 498     res = &data[pred_order];
 499     res_end = &data[n >> pmax];
 500     for(i=0; i<parts; i++) {
 501         uint32_t sum = 0;
 502         while(res < res_end){
 503             sum += *(res++);
 504         }
 505         sums[pmax][i] = sum;
 506         res_end+= n >> pmax;
 507     }
 508     /* sums for lower levels */
 509     for(i=pmax-1; i>=pmin; i--) {
 510         parts = (1 << i);
 511         for(j=0; j<parts; j++) {
 512             sums[i][j] = sums[i+1][2*j] + sums[i+1][2*j+1];
 513         }
 514     }
 515 }
 516
 517 static uint32_t calc_rice_params(RiceContext *rc, int pmin, int pmax,
 518                                  int32_t *data, int n, int pred_order)
 519 {
 520     int i;
 521     uint32_t bits[MAX_PARTITION_ORDER+1];
 522     int opt_porder;
 523     RiceContext tmp_rc;
 524     uint32_t *udata;
 525     uint32_t sums[MAX_PARTITION_ORDER+1][MAX_PARTITIONS];
 526
 527     assert(pmin >= 0 && pmin <= MAX_PARTITION_ORDER);
 528     assert(pmax >= 0 && pmax <= MAX_PARTITION_ORDER);
 529     assert(pmin <= pmax);
 530
 531     udata = av_malloc(n * sizeof(uint32_t));
 532     for(i=0; i<n; i++) {
 533         udata[i] = (2*data[i]) ^ (data[i]>>31);
 534     }
 535
 536     calc_sums(pmin, pmax, udata, n, pred_order, sums);
 537
 538     opt_porder = pmin;
 539     bits[pmin] = UINT32_MAX;
 540     for(i=pmin; i<=pmax; i++) {
 541         bits[i] = calc_optimal_rice_params(&tmp_rc, i, sums[i], n, pred_order);
 542         if(bits[i] <= bits[opt_porder]) {
 543             opt_porder = i;
 544             *rc= tmp_rc;
 545         }
 546     }
 547
 548     av_freep(&udata);
 549     return bits[opt_porder];
 550 }
 551
 552 static int get_max_p_order(int max_porder, int n, int order)
 553 {
 554     int porder = FFMIN(max_porder, av_log2(n^(n-1)));
 555     if(order > 0)
 556         porder = FFMIN(porder, av_log2(n/order));
 557     return porder;
 558 }
 559
 560 static uint32_t calc_rice_params_fixed(RiceContext *rc, int pmin, int pmax,
 561                                        int32_t *data, int n, int pred_order,
 562                                        int bps)
 563 {
 564     uint32_t bits;
 565     pmin = get_max_p_order(pmin, n, pred_order);
 566     pmax = get_max_p_order(pmax, n, pred_order);
 567     bits = pred_order*bps + 6;
 568     bits += calc_rice_params(rc, pmin, pmax, data, n, pred_order);
 569     return bits;
 570 }
 571
 572 static uint32_t calc_rice_params_lpc(RiceContext *rc, int pmin, int pmax,
 573                                      int32_t *data, int n, int pred_order,
 574                                      int bps, int precision)
 575 {
 576     uint32_t bits;
 577     pmin = get_max_p_order(pmin, n, pred_order);
 578     pmax = get_max_p_order(pmax, n, pred_order);
 579     bits = pred_order*bps + 4 + 5 + pred_order*precision + 6;
 580     bits += calc_rice_params(rc, pmin, pmax, data, n, pred_order);
 581     return bits;
 582 }
 583
 584 /**
 585  * Apply Welch window function to audio block
 586  */
 587 static void apply_welch_window(const int32_t *data, int len, double *w_data)
 588 {
 589     int i, n2;
 590     double w;
 591     double c;
 592
 593     n2 = (len >> 1);
 594     c = 2.0 / (len - 1.0);
 595     for(i=0; i<n2; i++) {
 596         w = c - i - 1.0;
 597         w = 1.0 - (w * w);
 598         w_data[i] = data[i] * w;
 599         w_data[len-1-i] = data[len-1-i] * w;
 600     }
 601 }
 602
 603 /**
 604  * Calculates autocorrelation data from audio samples
 605  * A Welch window function is applied before calculation.
 606  */
 607 static void compute_autocorr(const int32_t *data, int len, int lag,
 608                              double *autoc)
 609 {
 610     int i, j;
 611     double tmp[len + lag + 1];
 612     double *data1= tmp + lag;
 613
 614     apply_welch_window(data, len, data1);
 615
 616     for(j=0; j<lag; j++)
 617         data1[j-lag]= 0.0;
 618     data1[len] = 0.0;
 619
 620     for(j=0; j<lag; j+=2){
 621         double sum0 = 1.0, sum1 = 1.0;
 622         for(i=0; i<len; i++){
 623             sum0 += data1[i] * data1[i-j];
 624             sum1 += data1[i] * data1[i-j-1];
 625         }
 626         autoc[j  ] = sum0;
 627         autoc[j+1] = sum1;
 628     }
 629
 630     if(j==lag){
 631         double sum = 1.0;
 632         for(i=0; i<len; i+=2){
 633             sum += data1[i  ] * data1[i-j  ]
 634                  + data1[i+1] * data1[i-j+1];
 635         }
 636         autoc[j] = sum;
 637     }
 638 }
 639
 640 /**
 641  * Levinson-Durbin recursion.
 642  * Produces LPC coefficients from autocorrelation data.
 643  */
 644 static void compute_lpc_coefs(const double *autoc, int max_order,
 645                               double lpc[][MAX_LPC_ORDER], double *ref)
 646 {
 647    int i, j, i2;
 648    double r, err, tmp;
 649    double lpc_tmp[MAX_LPC_ORDER];
 650
 651    for(i=0; i<max_order; i++) lpc_tmp[i] = 0;
 652    err = autoc[0];
 653
 654    for(i=0; i<max_order; i++) {
 655       r = -autoc[i+1];
 656       for(j=0; j<i; j++) {
 657           r -= lpc_tmp[j] * autoc[i-j];
 658       }
 659       r /= err;
 660       ref[i] = fabs(r);
 661
 662       err *= 1.0 - (r * r);
 663
 664       i2 = (i >> 1);
 665       lpc_tmp[i] = r;
 666       for(j=0; j<i2; j++) {
 667          tmp = lpc_tmp[j];
 668          lpc_tmp[j] += r * lpc_tmp[i-1-j];
 669          lpc_tmp[i-1-j] += r * tmp;
 670       }
 671       if(i & 1) {
 672           lpc_tmp[j] += lpc_tmp[j] * r;
 673       }
 674
 675       for(j=0; j<=i; j++) {
 676           lpc[i][j] = -lpc_tmp[j];
 677       }
 678    }
 679 }
 680
 681 /**
 682  * Quantize LPC coefficients
 683  */
 684 static void quantize_lpc_coefs(double *lpc_in, int order, int precision,
 685                                int32_t *lpc_out, int *shift)
 686 {
 687     int i;
 688     double cmax, error;
 689     int32_t qmax;
 690     int sh;
 691
 692     /* define maximum levels */
 693     qmax = (1 << (precision - 1)) - 1;
 694
 695     /* find maximum coefficient value */
 696     cmax = 0.0;
 697     for(i=0; i<order; i++) {
 698         cmax= FFMAX(cmax, fabs(lpc_in[i]));
 699     }
 700
 701     /* if maximum value quantizes to zero, return all zeros */
 702     if(cmax * (1 << MAX_LPC_SHIFT) < 1.0) {
 703         *shift = 0;
 704         memset(lpc_out, 0, sizeof(int32_t) * order);
 705         return;
 706     }
 707
 708     /* calculate level shift which scales max coeff to available bits */
 709     sh = MAX_LPC_SHIFT;
 710     while((cmax * (1 << sh) > qmax) && (sh > 0)) {
 711         sh--;
 712     }
 713
 714     /* since negative shift values are unsupported in decoder, scale down
 715        coefficients instead */
 716     if(sh == 0 && cmax > qmax) {
 717         double scale = ((double)qmax) / cmax;
 718         for(i=0; i<order; i++) {
 719             lpc_in[i] *= scale;
 720         }
 721     }
 722
 723     /* output quantized coefficients and level shift */
 724     error=0;
 725     for(i=0; i<order; i++) {
 726         error += lpc_in[i] * (1 << sh);
 727         lpc_out[i] = av_clip(lrintf(error), -qmax, qmax);
 728         error -= lpc_out[i];
 729     }
 730     *shift = sh;
 731 }
 732
 733 static int estimate_best_order(double *ref, int max_order)
 734 {
 735     int i, est;
 736
 737     est = 1;
 738     for(i=max_order-1; i>=0; i--) {
 739         if(ref[i] > 0.10) {
 740             est = i+1;
 741             break;
 742         }
 743     }
 744     return est;
 745 }
 746
 747 /**
 748  * Calculate LPC coefficients for multiple orders
 749  */
 750 static int lpc_calc_coefs(const int32_t *samples, int blocksize, int max_order,
 751                           int precision, int32_t coefs[][MAX_LPC_ORDER],
 752                           int *shift, int use_lpc, int omethod)
 753 {
 754     double autoc[MAX_LPC_ORDER+1];
 755     double ref[MAX_LPC_ORDER];
 756     double lpc[MAX_LPC_ORDER][MAX_LPC_ORDER];
 757     int i, j, pass;
 758     int opt_order;
 759
 760     assert(max_order >= MIN_LPC_ORDER && max_order <= MAX_LPC_ORDER);
 761
 762     if(use_lpc == 1){
 763         compute_autocorr(samples, blocksize, max_order, autoc);
 764
 765         compute_lpc_coefs(autoc, max_order, lpc, ref);
 766     }else{
 767         LLSModel m[2];
 768         double var[MAX_LPC_ORDER+1], eval, weight;
 769
 770         for(pass=0; pass<use_lpc-1; pass++){
 771             av_init_lls(&m[pass&1], max_order);
 772
 773             weight=0;
 774             for(i=max_order; i<blocksize; i++){
 775                 for(j=0; j<=max_order; j++)
 776                     var[j]= samples[i-j];
 777
 778                 if(pass){
 779                     eval= av_evaluate_lls(&m[(pass-1)&1], var+1, max_order-1);
 780                     eval= (512>>pass) + fabs(eval - var[0]);
 781                     for(j=0; j<=max_order; j++)
 782                         var[j]/= sqrt(eval);
 783                     weight += 1/eval;
 784                 }else
 785                     weight++;
 786
 787                 av_update_lls(&m[pass&1], var, 1.0);
 788             }
 789             av_solve_lls(&m[pass&1], 0.001, 0);
 790         }
 791
 792         for(i=0; i<max_order; i++){
 793             for(j=0; j<max_order; j++)
 794                 lpc[i][j]= m[(pass-1)&1].coeff[i][j];
 795             ref[i]= sqrt(m[(pass-1)&1].variance[i] / weight) * (blocksize - max_order) / 4000;
 796         }
 797         for(i=max_order-1; i>0; i--)
 798             ref[i] = ref[i-1] - ref[i];
 799     }
 800     opt_order = max_order;
 801
 802     if(omethod == ORDER_METHOD_EST) {
 803         opt_order = estimate_best_order(ref, max_order);
 804         i = opt_order-1;
 805         quantize_lpc_coefs(lpc[i], i+1, precision, coefs[i], &shift[i]);
 806     } else {
 807         for(i=0; i<max_order; i++) {
 808             quantize_lpc_coefs(lpc[i], i+1, precision, coefs[i], &shift[i]);
 809         }
 810     }
 811
 812     return opt_order;
 813 }
 814
 815
 816 static void encode_residual_verbatim(int32_t *res, int32_t *smp, int n)
 817 {
 818     assert(n > 0);
 819     memcpy(res, smp, n * sizeof(int32_t));
 820 }
 821
 822 static void encode_residual_fixed(int32_t *res, const int32_t *smp, int n,
 823                                   int order)
 824 {
 825     int i;
 826
 827     for(i=0; i<order; i++) {
 828         res[i] = smp[i];
 829     }
 830
 831     if(order==0){
 832         for(i=order; i<n; i++)
 833             res[i]= smp[i];
 834     }else if(order==1){
 835         for(i=order; i<n; i++)
 836             res[i]= smp[i] - smp[i-1];
 837     }else if(order==2){
 838         for(i=order; i<n; i++)
 839             res[i]= smp[i] - 2*smp[i-1] + smp[i-2];
 840     }else if(order==3){
 841         for(i=order; i<n; i++)
 842             res[i]= smp[i] - 3*smp[i-1] + 3*smp[i-2] - smp[i-3];
 843     }else{
 844         for(i=order; i<n; i++)
 845             res[i]= smp[i] - 4*smp[i-1] + 6*smp[i-2] - 4*smp[i-3] + smp[i-4];
 846     }
 847 }
 848
 849 #define LPC1(x) {\
 850     int s = smp[i-(x)+1];\
 851     p1 += c*s;\
 852     c = coefs[(x)-2];\
 853     p0 += c*s;\
 854 }
 855
 856 static av_always_inline void encode_residual_lpc_unrolled(
 857     int32_t *res, const int32_t *smp, int n,
 858     int order, const int32_t *coefs, int shift, int big)
 859 {
 860     int i;
 861     for(i=order; i<n; i+=2) {
 862         int c = coefs[order-1];
 863         int p0 = c * smp[i-order];
 864         int p1 = 0;
 865         if(big) {
 866             switch(order) {
 867                 case 32: LPC1(32)
 868                 case 31: LPC1(31)
 869                 case 30: LPC1(30)
 870                 case 29: LPC1(29)
 871                 case 28: LPC1(28)
 872                 case 27: LPC1(27)
 873                 case 26: LPC1(26)
 874                 case 25: LPC1(25)
 875                 case 24: LPC1(24)
 876                 case 23: LPC1(23)
 877                 case 22: LPC1(22)
 878                 case 21: LPC1(21)
 879                 case 20: LPC1(20)
 880                 case 19: LPC1(19)
 881                 case 18: LPC1(18)
 882                 case 17: LPC1(17)
 883                 case 16: LPC1(16)
 884                 case 15: LPC1(15)
 885                 case 14: LPC1(14)
 886                 case 13: LPC1(13)
 887                 case 12: LPC1(12)
 888                 case 11: LPC1(11)
 889                 case 10: LPC1(10)
 890                 case  9: LPC1( 9)
 891                          LPC1( 8)
 892                          LPC1( 7)
 893                          LPC1( 6)
 894                          LPC1( 5)
 895                          LPC1( 4)
 896                          LPC1( 3)
 897                          LPC1( 2)
 898             }
 899         } else {
 900             switch(order) {
 901                 case  8: LPC1( 8)
 902                 case  7: LPC1( 7)
 903                 case  6: LPC1( 6)
 904                 case  5: LPC1( 5)
 905                 case  4: LPC1( 4)
 906                 case  3: LPC1( 3)
 907                 case  2: LPC1( 2)
 908             }
 909         }
 910         p1 += c * smp[i];
 911         res[i  ] = smp[i  ] - (p0 >> shift);
 912         res[i+1] = smp[i+1] - (p1 >> shift);
 913     }
 914 }
 915
 916 static void encode_residual_lpc(int32_t *res, const int32_t *smp, int n,
 917                                 int order, const int32_t *coefs, int shift)
 918 {
 919     int i;
 920     for(i=0; i<order; i++) {
 921         res[i] = smp[i];
 922     }
 923 #ifdef CONFIG_SMALL
 924     for(i=order; i<n; i+=2) {
 925         int j;
 926         int32_t c = coefs[0];
 927         int32_t p0 = 0, p1 = c*smp[i];
 928         for(j=1; j<order; j++) {
 929             int32_t s = smp[i-j];
 930             p0 += c*s;
 931             c = coefs[j];
 932             p1 += c*s;
 933         }
 934         p0 += c*smp[i-order];
 935         res[i+0] = smp[i+0] - (p0 >> shift);
 936         res[i+1] = smp[i+1] - (p1 >> shift);
 937     }
 938 #else
 939     switch(order) {
 940         case  1: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 1, coefs, shift, 0); break;
 941         case  2: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 2, coefs, shift, 0); break;
 942         case  3: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 3, coefs, shift, 0); break;
 943         case  4: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 4, coefs, shift, 0); break;
 944         case  5: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 5, coefs, shift, 0); break;
 945         case  6: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 6, coefs, shift, 0); break;
 946         case  7: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 7, coefs, shift, 0); break;
 947         case  8: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 8, coefs, shift, 0); break;
 948         default: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, order, coefs, shift, 1); break;
 949     }
 950 #endif
 951 }
 952
 953 static int encode_residual(FlacEncodeContext *ctx, int ch)
 954 {
 955     int i, n;
 956     int min_order, max_order, opt_order, precision, omethod;
 957     int min_porder, max_porder;
 958     FlacFrame *frame;
 959     FlacSubframe *sub;
 960     int32_t coefs[MAX_LPC_ORDER][MAX_LPC_ORDER];
 961     int shift[MAX_LPC_ORDER];
 962     int32_t *res, *smp;
 963
 964     frame = &ctx->frame;
 965     sub = &frame->subframes[ch];
 966     res = sub->residual;
 967     smp = sub->samples;
 968     n = frame->blocksize;
 969
 970     /* CONSTANT */
 971     for(i=1; i<n; i++) {
 972         if(smp[i] != smp[0]) break;
 973     }
 974     if(i == n) {
 975         sub->type = sub->type_code = FLAC_SUBFRAME_CONSTANT;
 976         res[0] = smp[0];
 977         return sub->obits;
 978     }
 979
 980     /* VERBATIM */
 981     if(n < 5) {
 982         sub->type = sub->type_code = FLAC_SUBFRAME_VERBATIM;
 983         encode_residual_verbatim(res, smp, n);
 984         return sub->obits * n;
 985     }
 986
 987     min_order = ctx->options.min_prediction_order;
 988     max_order = ctx->options.max_prediction_order;
 989     min_porder = ctx->options.min_partition_order;
 990     max_porder = ctx->options.max_partition_order;
 991     precision = ctx->options.lpc_coeff_precision;
 992     omethod = ctx->options.prediction_order_method;
 993
 994     /* FIXED */
 995     if(!ctx->options.use_lpc || max_order == 0 || (n <= max_order)) {
 996         uint32_t bits[MAX_FIXED_ORDER+1];
 997         if(max_order > MAX_FIXED_ORDER) max_order = MAX_FIXED_ORDER;
 998         opt_order = 0;
 999         bits[0] = UINT32_MAX;
1000         for(i=min_order; i<=max_order; i++) {
1001             encode_residual_fixed(res, smp, n, i);
1002             bits[i] = calc_rice_params_fixed(&sub->rc, min_porder, max_porder, res,
1003                                              n, i, sub->obits);
1004             if(bits[i] < bits[opt_order]) {
1005                 opt_order = i;
1006             }
1007         }
1008         sub->order = opt_order;
1009         sub->type = FLAC_SUBFRAME_FIXED;
1010         sub->type_code = sub->type | sub->order;
1011         if(sub->order != max_order) {
1012             encode_residual_fixed(res, smp, n, sub->order);
1013             return calc_rice_params_fixed(&sub->rc, min_porder, max_porder, res, n,
1014                                           sub->order, sub->obits);
1015         }
1016         return bits[sub->order];
1017     }
1018
1019     /* LPC */
1020     opt_order = lpc_calc_coefs(smp, n, max_order, precision, coefs, shift, ctx->options.use_lpc, omethod);
1021
1022     if(omethod == ORDER_METHOD_2LEVEL ||
1023        omethod == ORDER_METHOD_4LEVEL ||
1024        omethod == ORDER_METHOD_8LEVEL) {
1025         int levels = 1 << omethod;
1026         uint32_t bits[levels];
1027         int order;
1028         int opt_index = levels-1;
1029         opt_order = max_order-1;
1030         bits[opt_index] = UINT32_MAX;
1031         for(i=levels-1; i>=0; i--) {
1032             order = min_order + (((max_order-min_order+1) * (i+1)) / levels)-1;
1033             if(order < 0) order = 0;
1034             encode_residual_lpc(res, smp, n, order+1, coefs[order], shift[order]);
1035             bits[i] = calc_rice_params_lpc(&sub->rc, min_porder, max_porder,
1036                                            res, n, order+1, sub->obits, precision);
1037             if(bits[i] < bits[opt_index]) {
1038                 opt_index = i;
1039                 opt_order = order;
1040             }
1041         }
1042         opt_order++;
1043     } else if(omethod == ORDER_METHOD_SEARCH) {
1044         // brute-force optimal order search
1045         uint32_t bits[MAX_LPC_ORDER];
1046         opt_order = 0;
1047         bits[0] = UINT32_MAX;
1048         for(i=min_order-1; i<max_order; i++) {
1049             encode_residual_lpc(res, smp, n, i+1, coefs[i], shift[i]);
1050             bits[i] = calc_rice_params_lpc(&sub->rc, min_porder, max_porder,
1051                                            res, n, i+1, sub->obits, precision);
1052             if(bits[i] < bits[opt_order]) {
1053                 opt_order = i;
1054             }
1055         }
1056         opt_order++;
1057     } else if(omethod == ORDER_METHOD_LOG) {
1058         uint32_t bits[MAX_LPC_ORDER];
1059         int step;
1060
1061         opt_order= min_order - 1 + (max_order-min_order)/3;
1062         memset(bits, -1, sizeof(bits));
1063
1064         for(step=16 ;step; step>>=1){
1065             int last= opt_order;
1066             for(i=last-step; i<=last+step; i+= step){
1067                 if(i<min_order-1 || i>=max_order || bits[i] < UINT32_MAX)
1068                     continue;
1069                 encode_residual_lpc(res, smp, n, i+1, coefs[i], shift[i]);
1070                 bits[i] = calc_rice_params_lpc(&sub->rc, min_porder, max_porder,
1071                                             res, n, i+1, sub->obits, precision);
1072                 if(bits[i] < bits[opt_order])
1073                     opt_order= i;
1074             }
1075         }
1076         opt_order++;
1077     }
1078
1079     sub->order = opt_order;
1080     sub->type = FLAC_SUBFRAME_LPC;
1081     sub->type_code = sub->type | (sub->order-1);
1082     sub->shift = shift[sub->order-1];
1083     for(i=0; i<sub->order; i++) {
1084         sub->coefs[i] = coefs[sub->order-1][i];
1085     }
1086     encode_residual_lpc(res, smp, n, sub->order, sub->coefs, sub->shift);
1087     return calc_rice_params_lpc(&sub->rc, min_porder, max_porder, res, n, sub->order,
1088                                 sub->obits, precision);
1089 }
1090
1091 static int encode_residual_v(FlacEncodeContext *ctx, int ch)
1092 {
1093     int i, n;
1094     FlacFrame *frame;
1095     FlacSubframe *sub;
1096     int32_t *res, *smp;
1097
1098     frame = &ctx->frame;
1099     sub = &frame->subframes[ch];
1100     res = sub->residual;
1101     smp = sub->samples;
1102     n = frame->blocksize;
1103
1104     /* CONSTANT */
1105     for(i=1; i<n; i++) {
1106         if(smp[i] != smp[0]) break;
1107     }
1108     if(i == n) {
1109         sub->type = sub->type_code = FLAC_SUBFRAME_CONSTANT;
1110         res[0] = smp[0];
1111         return sub->obits;
1112     }
1113
1114     /* VERBATIM */
1115     sub->type = sub->type_code = FLAC_SUBFRAME_VERBATIM;
1116     encode_residual_verbatim(res, smp, n);
1117     return sub->obits * n;
1118 }
1119
1120 static int estimate_stereo_mode(int32_t *left_ch, int32_t *right_ch, int n)
1121 {
1122     int i, best;
1123     int32_t lt, rt;
1124     uint64_t sum[4];
1125     uint64_t score[4];
1126     int k;
1127
1128     /* calculate sum of 2nd order residual for each channel */
1129     sum[0] = sum[1] = sum[2] = sum[3] = 0;
1130     for(i=2; i<n; i++) {
1131         lt = left_ch[i] - 2*left_ch[i-1] + left_ch[i-2];
1132         rt = right_ch[i] - 2*right_ch[i-1] + right_ch[i-2];
1133         sum[2] += FFABS((lt + rt) >> 1);
1134         sum[3] += FFABS(lt - rt);
1135         sum[0] += FFABS(lt);
1136         sum[1] += FFABS(rt);
1137     }
1138     /* estimate bit counts */
1139     for(i=0; i<4; i++) {
1140         k = find_optimal_param(2*sum[i], n);
1141         sum[i] = rice_encode_count(2*sum[i], n, k);
1142     }
1143
1144     /* calculate score for each mode */
1145     score[0] = sum[0] + sum[1];
1146     score[1] = sum[0] + sum[3];
1147     score[2] = sum[1] + sum[3];
1148     score[3] = sum[2] + sum[3];
1149
1150     /* return mode with lowest score */
1151     best = 0;
1152     for(i=1; i<4; i++) {
1153         if(score[i] < score[best]) {
1154             best = i;
1155         }
1156     }
1157     if(best == 0) {
1158         return FLAC_CHMODE_LEFT_RIGHT;
1159     } else if(best == 1) {
1160         return FLAC_CHMODE_LEFT_SIDE;
1161     } else if(best == 2) {
1162         return FLAC_CHMODE_RIGHT_SIDE;
1163     } else {
1164         return FLAC_CHMODE_MID_SIDE;
1165     }
1166 }
1167
1168 /**
1169  * Perform stereo channel decorrelation
1170  */
1171 static void channel_decorrelation(FlacEncodeContext *ctx)
1172 {
1173     FlacFrame *frame;
1174     int32_t *left, *right;
1175     int i, n;
1176
1177     frame = &ctx->frame;
1178     n = frame->blocksize;
1179     left  = frame->subframes[0].samples;
1180     right = frame->subframes[1].samples;
1181
1182     if(ctx->channels != 2) {
1183         frame->ch_mode = FLAC_CHMODE_NOT_STEREO;
1184         return;
1185     }
1186
1187     frame->ch_mode = estimate_stereo_mode(left, right, n);
1188
1189     /* perform decorrelation and adjust bits-per-sample */
1190     if(frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_LEFT_RIGHT) {
1191         return;
1192     }
1193     if(frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_MID_SIDE) {
1194         int32_t tmp;
1195         for(i=0; i<n; i++) {
1196             tmp = left[i];
1197             left[i] = (tmp + right[i]) >> 1;
1198             right[i] = tmp - right[i];
1199         }
1200         frame->subframes[1].obits++;
1201     } else if(frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_LEFT_SIDE) {
1202         for(i=0; i<n; i++) {
1203             right[i] = left[i] - right[i];
1204         }
1205         frame->subframes[1].obits++;
1206     } else {
1207         for(i=0; i<n; i++) {
1208             left[i] -= right[i];
1209         }
1210         frame->subframes[0].obits++;
1211     }
1212 }
1213
1214 static void put_sbits(PutBitContext *pb, int bits, int32_t val)
1215 {
1216     assert(bits >= 0 && bits <= 31);
1217
1218     put_bits(pb, bits, val & ((1<<bits)-1));
1219 }
1220
1221 static void write_utf8(PutBitContext *pb, uint32_t val)
1222 {
1223     uint8_t tmp;
1224     PUT_UTF8(val, tmp, put_bits(pb, 8, tmp);)
1225 }
1226
1227 static void output_frame_header(FlacEncodeContext *s)
1228 {
1229     FlacFrame *frame;
1230     int crc;
1231
1232     frame = &s->frame;
1233
1234     put_bits(&s->pb, 16, 0xFFF8);
1235     put_bits(&s->pb, 4, frame->bs_code[0]);
1236     put_bits(&s->pb, 4, s->sr_code[0]);
1237     if(frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_NOT_STEREO) {
1238         put_bits(&s->pb, 4, s->ch_code);
1239     } else {
1240         put_bits(&s->pb, 4, frame->ch_mode);
1241     }
1242     put_bits(&s->pb, 3, 4); /* bits-per-sample code */
1243     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1244     write_utf8(&s->pb, s->frame_count);
1245     if(frame->bs_code[0] == 6) {
1246         put_bits(&s->pb, 8, frame->bs_code[1]);
1247     } else if(frame->bs_code[0] == 7) {
1248         put_bits(&s->pb, 16, frame->bs_code[1]);
1249     }
1250     if(s->sr_code[0] == 12) {
1251         put_bits(&s->pb, 8, s->sr_code[1]);
1252     } else if(s->sr_code[0] > 12) {
1253         put_bits(&s->pb, 16, s->sr_code[1]);
1254     }
1255     flush_put_bits(&s->pb);
1256     crc = av_crc(av_crc07, 0, s->pb.buf, put_bits_count(&s->pb)>>3);
1257     put_bits(&s->pb, 8, crc);
1258 }
1259
1260 static void output_subframe_constant(FlacEncodeContext *s, int ch)
1261 {
1262     FlacSubframe *sub;
1263     int32_t res;
1264
1265     sub = &s->frame.subframes[ch];
1266     res = sub->residual[0];
1267     put_sbits(&s->pb, sub->obits, res);
1268 }
1269
1270 static void output_subframe_verbatim(FlacEncodeContext *s, int ch)
1271 {
1272     int i;
1273     FlacFrame *frame;
1274     FlacSubframe *sub;
1275     int32_t res;
1276
1277     frame = &s->frame;
1278     sub = &frame->subframes[ch];
1279
1280     for(i=0; i<frame->blocksize; i++) {
1281         res = sub->residual[i];
1282         put_sbits(&s->pb, sub->obits, res);
1283     }
1284 }
1285
1286 static void output_residual(FlacEncodeContext *ctx, int ch)
1287 {
1288     int i, j, p, n, parts;
1289     int k, porder, psize, res_cnt;
1290     FlacFrame *frame;
1291     FlacSubframe *sub;
1292     int32_t *res;
1293
1294     frame = &ctx->frame;
1295     sub = &frame->subframes[ch];
1296     res = sub->residual;
1297     n = frame->blocksize;
1298
1299     /* rice-encoded block */
1300     put_bits(&ctx->pb, 2, 0);
1301
1302     /* partition order */
1303     porder = sub->rc.porder;
1304     psize = n >> porder;
1305     parts = (1 << porder);
1306     put_bits(&ctx->pb, 4, porder);
1307     res_cnt = psize - sub->order;
1308
1309     /* residual */
1310     j = sub->order;
1311     for(p=0; p<parts; p++) {
1312         k = sub->rc.params[p];
1313         put_bits(&ctx->pb, 4, k);
1314         if(p == 1) res_cnt = psize;
1315         for(i=0; i<res_cnt && j<n; i++, j++) {
1316             set_sr_golomb_flac(&ctx->pb, res[j], k, INT32_MAX, 0);
1317         }
1318     }
1319 }
1320
1321 static void output_subframe_fixed(FlacEncodeContext *ctx, int ch)
1322 {
1323     int i;
1324     FlacFrame *frame;
1325     FlacSubframe *sub;
1326
1327     frame = &ctx->frame;
1328     sub = &frame->subframes[ch];
1329
1330     /* warm-up samples */
1331     for(i=0; i<sub->order; i++) {
1332         put_sbits(&ctx->pb, sub->obits, sub->residual[i]);
1333     }
1334
1335     /* residual */
1336     output_residual(ctx, ch);
1337 }
1338
1339 static void output_subframe_lpc(FlacEncodeContext *ctx, int ch)
1340 {
1341     int i, cbits;
1342     FlacFrame *frame;
1343     FlacSubframe *sub;
1344
1345     frame = &ctx->frame;
1346     sub = &frame->subframes[ch];
1347
1348     /* warm-up samples */
1349     for(i=0; i<sub->order; i++) {
1350         put_sbits(&ctx->pb, sub->obits, sub->residual[i]);
1351     }
1352
1353     /* LPC coefficients */
1354     cbits = ctx->options.lpc_coeff_precision;
1355     put_bits(&ctx->pb, 4, cbits-1);
1356     put_sbits(&ctx->pb, 5, sub->shift);
1357     for(i=0; i<sub->order; i++) {
1358         put_sbits(&ctx->pb, cbits, sub->coefs[i]);
1359     }
1360
1361     /* residual */
1362     output_residual(ctx, ch);
1363 }
1364
1365 static void output_subframes(FlacEncodeContext *s)
1366 {
1367     FlacFrame *frame;
1368     FlacSubframe *sub;
1369     int ch;
1370
1371     frame = &s->frame;
1372
1373     for(ch=0; ch<s->channels; ch++) {
1374         sub = &frame->subframes[ch];
1375
1376         /* subframe header */
1377         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1378         put_bits(&s->pb, 6, sub->type_code);
1379         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no wasted bits */
1380
1381         /* subframe */
1382         if(sub->type == FLAC_SUBFRAME_CONSTANT) {
1383             output_subframe_constant(s, ch);
1384         } else if(sub->type == FLAC_SUBFRAME_VERBATIM) {
1385             output_subframe_verbatim(s, ch);
1386         } else if(sub->type == FLAC_SUBFRAME_FIXED) {
1387             output_subframe_fixed(s, ch);
1388         } else if(sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC) {
1389             output_subframe_lpc(s, ch);
1390         }
1391     }
1392 }
1393
1394 static void output_frame_footer(FlacEncodeContext *s)
1395 {
1396     int crc;
1397     flush_put_bits(&s->pb);
1398     crc = bswap_16(av_crc(av_crc8005, 0, s->pb.buf, put_bits_count(&s->pb)>>3));
1399     put_bits(&s->pb, 16, crc);
1400     flush_put_bits(&s->pb);
1401 }
1402
1403 static int flac_encode_frame(AVCodecContext *avctx, uint8_t *frame,
1404                              int buf_size, void *data)
1405 {
1406     int ch;
1407     FlacEncodeContext *s;
1408     int16_t *samples = data;
1409     int out_bytes;
1410
1411     s = avctx->priv_data;
1412
1413     s->blocksize = avctx->frame_size;
1414     init_frame(s);
1415
1416     copy_samples(s, samples);
1417
1418     channel_decorrelation(s);
1419
1420     for(ch=0; ch<s->channels; ch++) {
1421         encode_residual(s, ch);
1422     }
1423     init_put_bits(&s->pb, frame, buf_size);
1424     output_frame_header(s);
1425     output_subframes(s);
1426     output_frame_footer(s);
1427     out_bytes = put_bits_count(&s->pb) >> 3;
1428
1429     if(out_bytes > s->max_framesize || out_bytes >= buf_size) {
1430         /* frame too large. use verbatim mode */
1431         for(ch=0; ch<s->channels; ch++) {
1432             encode_residual_v(s, ch);
1433         }
1434         init_put_bits(&s->pb, frame, buf_size);
1435         output_frame_header(s);
1436         output_subframes(s);
1437         output_frame_footer(s);
1438         out_bytes = put_bits_count(&s->pb) >> 3;
1439
1440         if(out_bytes > s->max_framesize || out_bytes >= buf_size) {
1441             /* still too large. must be an error. */
1442             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "error encoding frame\n");
1443             return -1;
1444         }
1445     }
1446
1447     s->frame_count++;
1448     return out_bytes;
1449 }
1450
1451 static int flac_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1452 {
1453     av_freep(&avctx->extradata);
1454     avctx->extradata_size = 0;
1455     av_freep(&avctx->coded_frame);
1456     return 0;
1457 }
1458
1459 AVCodec flac_encoder = {
1460     "flac",
1461     CODEC_TYPE_AUDIO,
1462     CODEC_ID_FLAC,
1463     sizeof(FlacEncodeContext),
1464     flac_encode_init,
1465     flac_encode_frame,
1466     flac_encode_close,
1467     NULL,
1468     .capabilities = CODEC_CAP_SMALL_LAST_FRAME,
1469 };