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

   1 /*
   2  * copyright (c) 2006 Oded Shimon <ods15@ods15.dyndns.org>
   3  *
   4  * This file is part of Libav.
   5  *
   6  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /**
  22  * @file
  23  * Native Vorbis encoder.
  24  * @author Oded Shimon <ods15@ods15.dyndns.org>
  25  */
  26
  27 #include <float.h>
  28
  29 #include "avcodec.h"
  30 #include "internal.h"
  31 #include "fft.h"
  32 #include "mathops.h"
  33 #include "vorbis.h"
  34 #include "vorbis_enc_data.h"
  35
  36 #define BITSTREAM_WRITER_LE
  37 #include "put_bits.h"
  38
  39 #undef NDEBUG
  40 #include <assert.h>
  41
  42 typedef struct vorbis_enc_codebook {
  43     int nentries;
  44     uint8_t *lens;
  45     uint32_t *codewords;
  46     int ndimensions;
  47     float min;
  48     float delta;
  49     int seq_p;
  50     int lookup;
  51     int *quantlist;
  52     float *dimensions;
  53     float *pow2;
  54 } vorbis_enc_codebook;
  55
  56 typedef struct vorbis_enc_floor_class {
  57     int dim;
  58     int subclass;
  59     int masterbook;
  60     int *books;
  61 } vorbis_enc_floor_class;
  62
  63 typedef struct vorbis_enc_floor {
  64     int partitions;
  65     int *partition_to_class;
  66     int nclasses;
  67     vorbis_enc_floor_class *classes;
  68     int multiplier;
  69     int rangebits;
  70     int values;
  71     vorbis_floor1_entry *list;
  72 } vorbis_enc_floor;
  73
  74 typedef struct vorbis_enc_residue {
  75     int type;
  76     int begin;
  77     int end;
  78     int partition_size;
  79     int classifications;
  80     int classbook;
  81     int8_t (*books)[8];
  82     float (*maxes)[2];
  83 } vorbis_enc_residue;
  84
  85 typedef struct vorbis_enc_mapping {
  86     int submaps;
  87     int *mux;
  88     int *floor;
  89     int *residue;
  90     int coupling_steps;
  91     int *magnitude;
  92     int *angle;
  93 } vorbis_enc_mapping;
  94
  95 typedef struct vorbis_enc_mode {
  96     int blockflag;
  97     int mapping;
  98 } vorbis_enc_mode;
  99
 100 typedef struct vorbis_enc_context {
 101     int channels;
 102     int sample_rate;
 103     int log2_blocksize[2];
 104     FFTContext mdct[2];
 105     const float *win[2];
 106     int have_saved;
 107     float *saved;
 108     float *samples;
 109     float *floor;  // also used for tmp values for mdct
 110     float *coeffs; // also used for residue after floor
 111     float quality;
 112
 113     int ncodebooks;
 114     vorbis_enc_codebook *codebooks;
 115
 116     int nfloors;
 117     vorbis_enc_floor *floors;
 118
 119     int nresidues;
 120     vorbis_enc_residue *residues;
 121
 122     int nmappings;
 123     vorbis_enc_mapping *mappings;
 124
 125     int nmodes;
 126     vorbis_enc_mode *modes;
 127
 128     int64_t next_pts;
 129 } vorbis_enc_context;
 130
 131 #define MAX_CHANNELS     2
 132 #define MAX_CODEBOOK_DIM 8
 133
 134 #define MAX_FLOOR_CLASS_DIM  4
 135 #define NUM_FLOOR_PARTITIONS 8
 136 #define MAX_FLOOR_VALUES     (MAX_FLOOR_CLASS_DIM*NUM_FLOOR_PARTITIONS+2)
 137
 138 #define RESIDUE_SIZE           1600
 139 #define RESIDUE_PART_SIZE      32
 140 #define NUM_RESIDUE_PARTITIONS (RESIDUE_SIZE/RESIDUE_PART_SIZE)
 141
 142 static inline int put_codeword(PutBitContext *pb, vorbis_enc_codebook *cb,
 143                                int entry)
 144 {
 145     assert(entry >= 0);
 146     assert(entry < cb->nentries);
 147     assert(cb->lens[entry]);
 148     if (pb->size_in_bits - put_bits_count(pb) < cb->lens[entry])
 149         return AVERROR(EINVAL);
 150     put_bits(pb, cb->lens[entry], cb->codewords[entry]);
 151     return 0;
 152 }
 153
 154 static int cb_lookup_vals(int lookup, int dimensions, int entries)
 155 {
 156     if (lookup == 1)
 157         return ff_vorbis_nth_root(entries, dimensions);
 158     else if (lookup == 2)
 159         return dimensions *entries;
 160     return 0;
 161 }
 162
 163 static int ready_codebook(vorbis_enc_codebook *cb)
 164 {
 165     int i;
 166
 167     ff_vorbis_len2vlc(cb->lens, cb->codewords, cb->nentries);
 168
 169     if (!cb->lookup) {
 170         cb->pow2 = cb->dimensions = NULL;
 171     } else {
 172         int vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimensions, cb->nentries);
 173         cb->dimensions = av_malloc(sizeof(float) * cb->nentries * cb->ndimensions);
 174         cb->pow2 = av_mallocz(sizeof(float) * cb->nentries);
 175         if (!cb->dimensions || !cb->pow2)
 176             return AVERROR(ENOMEM);
 177         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
 178             float last = 0;
 179             int j;
 180             int div = 1;
 181             for (j = 0; j < cb->ndimensions; j++) {
 182                 int off;
 183                 if (cb->lookup == 1)
 184                     off = (i / div) % vals; // lookup type 1
 185                 else
 186                     off = i * cb->ndimensions + j; // lookup type 2
 187
 188                 cb->dimensions[i * cb->ndimensions + j] = last + cb->min + cb->quantlist[off] * cb->delta;
 189                 if (cb->seq_p)
 190                     last = cb->dimensions[i * cb->ndimensions + j];
 191                 cb->pow2[i] += cb->dimensions[i * cb->ndimensions + j] * cb->dimensions[i * cb->ndimensions + j];
 192                 div *= vals;
 193             }
 194             cb->pow2[i] /= 2.0;
 195         }
 196     }
 197     return 0;
 198 }
 199
 200 static int ready_residue(vorbis_enc_residue *rc, vorbis_enc_context *venc)
 201 {
 202     int i;
 203     assert(rc->type == 2);
 204     rc->maxes = av_mallocz(sizeof(float[2]) * rc->classifications);
 205     if (!rc->maxes)
 206         return AVERROR(ENOMEM);
 207     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
 208         int j;
 209         vorbis_enc_codebook * cb;
 210         for (j = 0; j < 8; j++)
 211             if (rc->books[i][j] != -1)
 212                 break;
 213         if (j == 8) // zero
 214             continue;
 215         cb = &venc->codebooks[rc->books[i][j]];
 216         assert(cb->ndimensions >= 2);
 217         assert(cb->lookup);
 218
 219         for (j = 0; j < cb->nentries; j++) {
 220             float a;
 221             if (!cb->lens[j])
 222                 continue;
 223             a = fabs(cb->dimensions[j * cb->ndimensions]);
 224             if (a > rc->maxes[i][0])
 225                 rc->maxes[i][0] = a;
 226             a = fabs(cb->dimensions[j * cb->ndimensions + 1]);
 227             if (a > rc->maxes[i][1])
 228                 rc->maxes[i][1] = a;
 229         }
 230     }
 231     // small bias
 232     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
 233         rc->maxes[i][0] += 0.8;
 234         rc->maxes[i][1] += 0.8;
 235     }
 236     return 0;
 237 }
 238
 239 static int create_vorbis_context(vorbis_enc_context *venc,
 240                                  AVCodecContext *avctx)
 241 {
 242     vorbis_enc_floor   *fc;
 243     vorbis_enc_residue *rc;
 244     vorbis_enc_mapping *mc;
 245     int i, book, ret;
 246
 247     venc->channels    = avctx->channels;
 248     venc->sample_rate = avctx->sample_rate;
 249     venc->log2_blocksize[0] = venc->log2_blocksize[1] = 11;
 250
 251     venc->ncodebooks = FF_ARRAY_ELEMS(cvectors);
 252     venc->codebooks  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_codebook) * venc->ncodebooks);
 253     if (!venc->codebooks)
 254         return AVERROR(ENOMEM);
 255
 256     // codebook 0..14 - floor1 book, values 0..255
 257     // codebook 15 residue masterbook
 258     // codebook 16..29 residue
 259     for (book = 0; book < venc->ncodebooks; book++) {
 260         vorbis_enc_codebook *cb = &venc->codebooks[book];
 261         int vals;
 262         cb->ndimensions = cvectors[book].dim;
 263         cb->nentries    = cvectors[book].real_len;
 264         cb->min         = cvectors[book].min;
 265         cb->delta       = cvectors[book].delta;
 266         cb->lookup      = cvectors[book].lookup;
 267         cb->seq_p       = 0;
 268
 269         cb->lens      = av_malloc(sizeof(uint8_t)  * cb->nentries);
 270         cb->codewords = av_malloc(sizeof(uint32_t) * cb->nentries);
 271         if (!cb->lens || !cb->codewords)
 272             return AVERROR(ENOMEM);
 273         memcpy(cb->lens, cvectors[book].clens, cvectors[book].len);
 274         memset(cb->lens + cvectors[book].len, 0, cb->nentries - cvectors[book].len);
 275
 276         if (cb->lookup) {
 277             vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimensions, cb->nentries);
 278             cb->quantlist = av_malloc(sizeof(int) * vals);
 279             if (!cb->quantlist)
 280                 return AVERROR(ENOMEM);
 281             for (i = 0; i < vals; i++)
 282                 cb->quantlist[i] = cvectors[book].quant[i];
 283         } else {
 284             cb->quantlist = NULL;
 285         }
 286         if ((ret = ready_codebook(cb)) < 0)
 287             return ret;
 288     }
 289
 290     venc->nfloors = 1;
 291     venc->floors  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor) * venc->nfloors);
 292     if (!venc->floors)
 293         return AVERROR(ENOMEM);
 294
 295     // just 1 floor
 296     fc = &venc->floors[0];
 297     fc->partitions         = NUM_FLOOR_PARTITIONS;
 298     fc->partition_to_class = av_malloc(sizeof(int) * fc->partitions);
 299     if (!fc->partition_to_class)
 300         return AVERROR(ENOMEM);
 301     fc->nclasses           = 0;
 302     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
 303         static const int a[] = {0, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4};
 304         fc->partition_to_class[i] = a[i];
 305         fc->nclasses = FFMAX(fc->nclasses, fc->partition_to_class[i]);
 306     }
 307     fc->nclasses++;
 308     fc->classes = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor_class) * fc->nclasses);
 309     if (!fc->classes)
 310         return AVERROR(ENOMEM);
 311     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
 312         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[i];
 313         int j, books;
 314         c->dim        = floor_classes[i].dim;
 315         c->subclass   = floor_classes[i].subclass;
 316         c->masterbook = floor_classes[i].masterbook;
 317         books         = (1 << c->subclass);
 318         c->books      = av_malloc(sizeof(int) * books);
 319         if (!c->books)
 320             return AVERROR(ENOMEM);
 321         for (j = 0; j < books; j++)
 322             c->books[j] = floor_classes[i].nbooks[j];
 323     }
 324     fc->multiplier = 2;
 325     fc->rangebits  = venc->log2_blocksize[0] - 1;
 326
 327     fc->values = 2;
 328     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
 329         fc->values += fc->classes[fc->partition_to_class[i]].dim;
 330
 331     fc->list = av_malloc(sizeof(vorbis_floor1_entry) * fc->values);
 332     if (!fc->list)
 333         return AVERROR(ENOMEM);
 334     fc->list[0].x = 0;
 335     fc->list[1].x = 1 << fc->rangebits;
 336     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
 337         static const int a[] = {
 338              93, 23,372,  6, 46,186,750, 14, 33, 65,
 339             130,260,556,  3, 10, 18, 28, 39, 55, 79,
 340             111,158,220,312,464,650,850
 341         };
 342         fc->list[i].x = a[i - 2];
 343     }
 344     if (ff_vorbis_ready_floor1_list(avctx, fc->list, fc->values))
 345         return AVERROR_BUG;
 346
 347     venc->nresidues = 1;
 348     venc->residues  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_residue) * venc->nresidues);
 349     if (!venc->residues)
 350         return AVERROR(ENOMEM);
 351
 352     // single residue
 353     rc = &venc->residues[0];
 354     rc->type            = 2;
 355     rc->begin           = 0;
 356     rc->end             = 1600;
 357     rc->partition_size  = 32;
 358     rc->classifications = 10;
 359     rc->classbook       = 15;
 360     rc->books           = av_malloc(sizeof(*rc->books) * rc->classifications);
 361     if (!rc->books)
 362         return AVERROR(ENOMEM);
 363     {
 364         static const int8_t a[10][8] = {
 365             { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
 366             { -1, -1, 16, -1, -1, -1, -1, -1, },
 367             { -1, -1, 17, -1, -1, -1, -1, -1, },
 368             { -1, -1, 18, -1, -1, -1, -1, -1, },
 369             { -1, -1, 19, -1, -1, -1, -1, -1, },
 370             { -1, -1, 20, -1, -1, -1, -1, -1, },
 371             { -1, -1, 21, -1, -1, -1, -1, -1, },
 372             { 22, 23, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
 373             { 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
 374             { 26, 27, 28, -1, -1, -1, -1, -1, },
 375         };
 376         memcpy(rc->books, a, sizeof a);
 377     }
 378     if ((ret = ready_residue(rc, venc)) < 0)
 379         return ret;
 380
 381     venc->nmappings = 1;
 382     venc->mappings  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mapping) * venc->nmappings);
 383     if (!venc->mappings)
 384         return AVERROR(ENOMEM);
 385
 386     // single mapping
 387     mc = &venc->mappings[0];
 388     mc->submaps = 1;
 389     mc->mux     = av_malloc(sizeof(int) * venc->channels);
 390     if (!mc->mux)
 391         return AVERROR(ENOMEM);
 392     for (i = 0; i < venc->channels; i++)
 393         mc->mux[i] = 0;
 394     mc->floor   = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
 395     mc->residue = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
 396     if (!mc->floor || !mc->residue)
 397         return AVERROR(ENOMEM);
 398     for (i = 0; i < mc->submaps; i++) {
 399         mc->floor[i]   = 0;
 400         mc->residue[i] = 0;
 401     }
 402     mc->coupling_steps = venc->channels == 2 ? 1 : 0;
 403     mc->magnitude      = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
 404     mc->angle          = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
 405     if (!mc->magnitude || !mc->angle)
 406         return AVERROR(ENOMEM);
 407     if (mc->coupling_steps) {
 408         mc->magnitude[0] = 0;
 409         mc->angle[0]     = 1;
 410     }
 411
 412     venc->nmodes = 1;
 413     venc->modes  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mode) * venc->nmodes);
 414     if (!venc->modes)
 415         return AVERROR(ENOMEM);
 416
 417     // single mode
 418     venc->modes[0].blockflag = 0;
 419     venc->modes[0].mapping   = 0;
 420
 421     venc->have_saved = 0;
 422     venc->saved      = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
 423     venc->samples    = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]));
 424     venc->floor      = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
 425     venc->coeffs     = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
 426     if (!venc->saved || !venc->samples || !venc->floor || !venc->coeffs)
 427         return AVERROR(ENOMEM);
 428
 429     venc->win[0] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[0] - 6];
 430     venc->win[1] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[1] - 6];
 431
 432     if ((ret = ff_mdct_init(&venc->mdct[0], venc->log2_blocksize[0], 0, 1.0)) < 0)
 433         return ret;
 434     if ((ret = ff_mdct_init(&venc->mdct[1], venc->log2_blocksize[1], 0, 1.0)) < 0)
 435         return ret;
 436
 437     return 0;
 438 }
 439
 440 static void put_float(PutBitContext *pb, float f)
 441 {
 442     int exp, mant;
 443     uint32_t res = 0;
 444     mant = (int)ldexp(frexp(f, &exp), 20);
 445     exp += 788 - 20;
 446     if (mant < 0) {
 447         res |= (1U << 31);
 448         mant = -mant;
 449     }
 450     res |= mant | (exp << 21);
 451     put_bits32(pb, res);
 452 }
 453
 454 static void put_codebook_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_codebook *cb)
 455 {
 456     int i;
 457     int ordered = 0;
 458
 459     put_bits(pb, 24, 0x564342); //magic
 460     put_bits(pb, 16, cb->ndimensions);
 461     put_bits(pb, 24, cb->nentries);
 462
 463     for (i = 1; i < cb->nentries; i++)
 464         if (cb->lens[i] < cb->lens[i-1])
 465             break;
 466     if (i == cb->nentries)
 467         ordered = 1;
 468
 469     put_bits(pb, 1, ordered);
 470     if (ordered) {
 471         int len = cb->lens[0];
 472         put_bits(pb, 5, len - 1);
 473         i = 0;
 474         while (i < cb->nentries) {
 475             int j;
 476             for (j = 0; j+i < cb->nentries; j++)
 477                 if (cb->lens[j+i] != len)
 478                     break;
 479             put_bits(pb, ilog(cb->nentries - i), j);
 480             i += j;
 481             len++;
 482         }
 483     } else {
 484         int sparse = 0;
 485         for (i = 0; i < cb->nentries; i++)
 486             if (!cb->lens[i])
 487                 break;
 488         if (i != cb->nentries)
 489             sparse = 1;
 490         put_bits(pb, 1, sparse);
 491
 492         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
 493             if (sparse)
 494                 put_bits(pb, 1, !!cb->lens[i]);
 495             if (cb->lens[i])
 496                 put_bits(pb, 5, cb->lens[i] - 1);
 497         }
 498     }
 499
 500     put_bits(pb, 4, cb->lookup);
 501     if (cb->lookup) {
 502         int tmp  = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimensions, cb->nentries);
 503         int bits = ilog(cb->quantlist[0]);
 504
 505         for (i = 1; i < tmp; i++)
 506             bits = FFMAX(bits, ilog(cb->quantlist[i]));
 507
 508         put_float(pb, cb->min);
 509         put_float(pb, cb->delta);
 510
 511         put_bits(pb, 4, bits - 1);
 512         put_bits(pb, 1, cb->seq_p);
 513
 514         for (i = 0; i < tmp; i++)
 515             put_bits(pb, bits, cb->quantlist[i]);
 516     }
 517 }
 518
 519 static void put_floor_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_floor *fc)
 520 {
 521     int i;
 522
 523     put_bits(pb, 16, 1); // type, only floor1 is supported
 524
 525     put_bits(pb, 5, fc->partitions);
 526
 527     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
 528         put_bits(pb, 4, fc->partition_to_class[i]);
 529
 530     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
 531         int j, books;
 532
 533         put_bits(pb, 3, fc->classes[i].dim - 1);
 534         put_bits(pb, 2, fc->classes[i].subclass);
 535
 536         if (fc->classes[i].subclass)
 537             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].masterbook);
 538
 539         books = (1 << fc->classes[i].subclass);
 540
 541         for (j = 0; j < books; j++)
 542             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].books[j] + 1);
 543     }
 544
 545     put_bits(pb, 2, fc->multiplier - 1);
 546     put_bits(pb, 4, fc->rangebits);
 547
 548     for (i = 2; i < fc->values; i++)
 549         put_bits(pb, fc->rangebits, fc->list[i].x);
 550 }
 551
 552 static void put_residue_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_residue *rc)
 553 {
 554     int i;
 555
 556     put_bits(pb, 16, rc->type);
 557
 558     put_bits(pb, 24, rc->begin);
 559     put_bits(pb, 24, rc->end);
 560     put_bits(pb, 24, rc->partition_size - 1);
 561     put_bits(pb, 6, rc->classifications - 1);
 562     put_bits(pb, 8, rc->classbook);
 563
 564     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
 565         int j, tmp = 0;
 566         for (j = 0; j < 8; j++)
 567             tmp |= (rc->books[i][j] != -1) << j;
 568
 569         put_bits(pb, 3, tmp & 7);
 570         put_bits(pb, 1, tmp > 7);
 571
 572         if (tmp > 7)
 573             put_bits(pb, 5, tmp >> 3);
 574     }
 575
 576     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
 577         int j;
 578         for (j = 0; j < 8; j++)
 579             if (rc->books[i][j] != -1)
 580                 put_bits(pb, 8, rc->books[i][j]);
 581     }
 582 }
 583
 584 static int put_main_header(vorbis_enc_context *venc, uint8_t **out)
 585 {
 586     int i;
 587     PutBitContext pb;
 588     uint8_t buffer[50000] = {0}, *p = buffer;
 589     int buffer_len = sizeof buffer;
 590     int len, hlens[3];
 591
 592     // identification header
 593     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
 594     put_bits(&pb, 8, 1); //magic
 595     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
 596         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
 597     put_bits32(&pb, 0); // version
 598     put_bits(&pb,  8, venc->channels);
 599     put_bits32(&pb, venc->sample_rate);
 600     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
 601     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
 602     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
 603     put_bits(&pb,  4, venc->log2_blocksize[0]);
 604     put_bits(&pb,  4, venc->log2_blocksize[1]);
 605     put_bits(&pb,  1, 1); // framing
 606
 607     flush_put_bits(&pb);
 608     hlens[0] = put_bits_count(&pb) >> 3;
 609     buffer_len -= hlens[0];
 610     p += hlens[0];
 611
 612     // comment header
 613     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
 614     put_bits(&pb, 8, 3); //magic
 615     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
 616         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
 617     put_bits32(&pb, 0); // vendor length TODO
 618     put_bits32(&pb, 0); // amount of comments
 619     put_bits(&pb,  1, 1); // framing
 620
 621     flush_put_bits(&pb);
 622     hlens[1] = put_bits_count(&pb) >> 3;
 623     buffer_len -= hlens[1];
 624     p += hlens[1];
 625
 626     // setup header
 627     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
 628     put_bits(&pb, 8, 5); //magic
 629     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
 630         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
 631
 632     // codebooks
 633     put_bits(&pb, 8, venc->ncodebooks - 1);
 634     for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++)
 635         put_codebook_header(&pb, &venc->codebooks[i]);
 636
 637     // time domain, reserved, zero
 638     put_bits(&pb,  6, 0);
 639     put_bits(&pb, 16, 0);
 640
 641     // floors
 642     put_bits(&pb, 6, venc->nfloors - 1);
 643     for (i = 0; i < venc->nfloors; i++)
 644         put_floor_header(&pb, &venc->floors[i]);
 645
 646     // residues
 647     put_bits(&pb, 6, venc->nresidues - 1);
 648     for (i = 0; i < venc->nresidues; i++)
 649         put_residue_header(&pb, &venc->residues[i]);
 650
 651     // mappings
 652     put_bits(&pb, 6, venc->nmappings - 1);
 653     for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
 654         vorbis_enc_mapping *mc = &venc->mappings[i];
 655         int j;
 656         put_bits(&pb, 16, 0); // mapping type
 657
 658         put_bits(&pb, 1, mc->submaps > 1);
 659         if (mc->submaps > 1)
 660             put_bits(&pb, 4, mc->submaps - 1);
 661
 662         put_bits(&pb, 1, !!mc->coupling_steps);
 663         if (mc->coupling_steps) {
 664             put_bits(&pb, 8, mc->coupling_steps - 1);
 665             for (j = 0; j < mc->coupling_steps; j++) {
 666                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->magnitude[j]);
 667                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->angle[j]);
 668             }
 669         }
 670
 671         put_bits(&pb, 2, 0); // reserved
 672
 673         if (mc->submaps > 1)
 674             for (j = 0; j < venc->channels; j++)
 675                 put_bits(&pb, 4, mc->mux[j]);
 676
 677         for (j = 0; j < mc->submaps; j++) {
 678             put_bits(&pb, 8, 0); // reserved time configuration
 679             put_bits(&pb, 8, mc->floor[j]);
 680             put_bits(&pb, 8, mc->residue[j]);
 681         }
 682     }
 683
 684     // modes
 685     put_bits(&pb, 6, venc->nmodes - 1);
 686     for (i = 0; i < venc->nmodes; i++) {
 687         put_bits(&pb, 1, venc->modes[i].blockflag);
 688         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved window type
 689         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved transform type
 690         put_bits(&pb, 8, venc->modes[i].mapping);
 691     }
 692
 693     put_bits(&pb, 1, 1); // framing
 694
 695     flush_put_bits(&pb);
 696     hlens[2] = put_bits_count(&pb) >> 3;
 697
 698     len = hlens[0] + hlens[1] + hlens[2];
 699     p = *out = av_mallocz(64 + len + len/255);
 700     if (!p)
 701         return AVERROR(ENOMEM);
 702
 703     *p++ = 2;
 704     p += av_xiphlacing(p, hlens[0]);
 705     p += av_xiphlacing(p, hlens[1]);
 706     buffer_len = 0;
 707     for (i = 0; i < 3; i++) {
 708         memcpy(p, buffer + buffer_len, hlens[i]);
 709         p += hlens[i];
 710         buffer_len += hlens[i];
 711     }
 712
 713     return p - *out;
 714 }
 715
 716 static float get_floor_average(vorbis_enc_floor * fc, float *coeffs, int i)
 717 {
 718     int begin = fc->list[fc->list[FFMAX(i-1, 0)].sort].x;
 719     int end   = fc->list[fc->list[FFMIN(i+1, fc->values - 1)].sort].x;
 720     int j;
 721     float average = 0;
 722
 723     for (j = begin; j < end; j++)
 724         average += fabs(coeffs[j]);
 725     return average / (end - begin);
 726 }
 727
 728 static void floor_fit(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_floor *fc,
 729                       float *coeffs, uint16_t *posts, int samples)
 730 {
 731     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
 732     int i;
 733     float tot_average = 0.0;
 734     float averages[MAX_FLOOR_VALUES];
 735     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
 736         averages[i] = get_floor_average(fc, coeffs, i);
 737         tot_average += averages[i];
 738     }
 739     tot_average /= fc->values;
 740     tot_average /= venc->quality;
 741
 742     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
 743         int position  = fc->list[fc->list[i].sort].x;
 744         float average = averages[i];
 745         int j;
 746
 747         average = sqrt(tot_average * average) * pow(1.25f, position*0.005f); // MAGIC!
 748         for (j = 0; j < range - 1; j++)
 749             if (ff_vorbis_floor1_inverse_db_table[j * fc->multiplier] > average)
 750                 break;
 751         posts[fc->list[i].sort] = j;
 752     }
 753 }
 754
 755 static int render_point(int x0, int y0, int x1, int y1, int x)
 756 {
 757     return y0 +  (x - x0) * (y1 - y0) / (x1 - x0);
 758 }
 759
 760 static int floor_encode(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_floor *fc,
 761                         PutBitContext *pb, uint16_t *posts,
 762                         float *floor, int samples)
 763 {
 764     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
 765     int coded[MAX_FLOOR_VALUES]; // first 2 values are unused
 766     int i, counter;
 767
 768     if (pb->size_in_bits - put_bits_count(pb) < 1 + 2 * ilog(range - 1))
 769         return AVERROR(EINVAL);
 770     put_bits(pb, 1, 1); // non zero
 771     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[0]);
 772     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[1]);
 773     coded[0] = coded[1] = 1;
 774
 775     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
 776         int predicted = render_point(fc->list[fc->list[i].low].x,
 777                                      posts[fc->list[i].low],
 778                                      fc->list[fc->list[i].high].x,
 779                                      posts[fc->list[i].high],
 780                                      fc->list[i].x);
 781         int highroom = range - predicted;
 782         int lowroom = predicted;
 783         int room = FFMIN(highroom, lowroom);
 784         if (predicted == posts[i]) {
 785             coded[i] = 0; // must be used later as flag!
 786             continue;
 787         } else {
 788             if (!coded[fc->list[i].low ])
 789                 coded[fc->list[i].low ] = -1;
 790             if (!coded[fc->list[i].high])
 791                 coded[fc->list[i].high] = -1;
 792         }
 793         if (posts[i] > predicted) {
 794             if (posts[i] - predicted > room)
 795                 coded[i] = posts[i] - predicted + lowroom;
 796             else
 797                 coded[i] = (posts[i] - predicted) << 1;
 798         } else {
 799             if (predicted - posts[i] > room)
 800                 coded[i] = predicted - posts[i] + highroom - 1;
 801             else
 802                 coded[i] = ((predicted - posts[i]) << 1) - 1;
 803         }
 804     }
 805
 806     counter = 2;
 807     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
 808         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[fc->partition_to_class[i]];
 809         int k, cval = 0, csub = 1<<c->subclass;
 810         if (c->subclass) {
 811             vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[c->masterbook];
 812             int cshift = 0;
 813             for (k = 0; k < c->dim; k++) {
 814                 int l;
 815                 for (l = 0; l < csub; l++) {
 816                     int maxval = 1;
 817                     if (c->books[l] != -1)
 818                         maxval = venc->codebooks[c->books[l]].nentries;
 819                     // coded could be -1, but this still works, cause that is 0
 820                     if (coded[counter + k] < maxval)
 821                         break;
 822                 }
 823                 assert(l != csub);
 824                 cval   |= l << cshift;
 825                 cshift += c->subclass;
 826             }
 827             if (put_codeword(pb, book, cval))
 828                 return AVERROR(EINVAL);
 829         }
 830         for (k = 0; k < c->dim; k++) {
 831             int book  = c->books[cval & (csub-1)];
 832             int entry = coded[counter++];
 833             cval >>= c->subclass;
 834             if (book == -1)
 835                 continue;
 836             if (entry == -1)
 837                 entry = 0;
 838             if (put_codeword(pb, &venc->codebooks[book], entry))
 839                 return AVERROR(EINVAL);
 840         }
 841     }
 842
 843     ff_vorbis_floor1_render_list(fc->list, fc->values, posts, coded,
 844                                  fc->multiplier, floor, samples);
 845
 846     return 0;
 847 }
 848
 849 static float *put_vector(vorbis_enc_codebook *book, PutBitContext *pb,
 850                          float *num)
 851 {
 852     int i, entry = -1;
 853     float distance = FLT_MAX;
 854     assert(book->dimensions);
 855     for (i = 0; i < book->nentries; i++) {
 856         float * vec = book->dimensions + i * book->ndimensions, d = book->pow2[i];
 857         int j;
 858         if (!book->lens[i])
 859             continue;
 860         for (j = 0; j < book->ndimensions; j++)
 861             d -= vec[j] * num[j];
 862         if (distance > d) {
 863             entry    = i;
 864             distance = d;
 865         }
 866     }
 867     if (put_codeword(pb, book, entry))
 868         return NULL;
 869     return &book->dimensions[entry * book->ndimensions];
 870 }
 871
 872 static int residue_encode(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_residue *rc,
 873                           PutBitContext *pb, float *coeffs, int samples,
 874                           int real_ch)
 875 {
 876     int pass, i, j, p, k;
 877     int psize      = rc->partition_size;
 878     int partitions = (rc->end - rc->begin) / psize;
 879     int channels   = (rc->type == 2) ? 1 : real_ch;
 880     int classes[MAX_CHANNELS][NUM_RESIDUE_PARTITIONS];
 881     int classwords = venc->codebooks[rc->classbook].ndimensions;
 882
 883     assert(rc->type == 2);
 884     assert(real_ch == 2);
 885     for (p = 0; p < partitions; p++) {
 886         float max1 = 0.0, max2 = 0.0;
 887         int s = rc->begin + p * psize;
 888         for (k = s; k < s + psize; k += 2) {
 889             max1 = FFMAX(max1, fabs(coeffs[          k / real_ch]));
 890             max2 = FFMAX(max2, fabs(coeffs[samples + k / real_ch]));
 891         }
 892
 893         for (i = 0; i < rc->classifications - 1; i++)
 894             if (max1 < rc->maxes[i][0] && max2 < rc->maxes[i][1])
 895                 break;
 896         classes[0][p] = i;
 897     }
 898
 899     for (pass = 0; pass < 8; pass++) {
 900         p = 0;
 901         while (p < partitions) {
 902             if (pass == 0)
 903                 for (j = 0; j < channels; j++) {
 904                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[rc->classbook];
 905                     int entry = 0;
 906                     for (i = 0; i < classwords; i++) {
 907                         entry *= rc->classifications;
 908                         entry += classes[j][p + i];
 909                     }
 910                     if (put_codeword(pb, book, entry))
 911                         return AVERROR(EINVAL);
 912                 }
 913             for (i = 0; i < classwords && p < partitions; i++, p++) {
 914                 for (j = 0; j < channels; j++) {
 915                     int nbook = rc->books[classes[j][p]][pass];
 916                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[nbook];
 917                     float *buf = coeffs + samples*j + rc->begin + p*psize;
 918                     if (nbook == -1)
 919                         continue;
 920
 921                     assert(rc->type == 0 || rc->type == 2);
 922                     assert(!(psize % book->ndimensions));
 923
 924                     if (rc->type == 0) {
 925                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimensions) {
 926                             int l;
 927                             float *a = put_vector(book, pb, &buf[k]);
 928                             if (!a)
 929                                 return AVERROR(EINVAL);
 930                             for (l = 0; l < book->ndimensions; l++)
 931                                 buf[k + l] -= a[l];
 932                         }
 933                     } else {
 934                         int s = rc->begin + p * psize, a1, b1;
 935                         a1 = (s % real_ch) * samples;
 936                         b1 =  s / real_ch;
 937                         s  = real_ch * samples;
 938                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimensions) {
 939                             int dim, a2 = a1, b2 = b1;
 940                             float vec[MAX_CODEBOOK_DIM], *pv = vec;
 941                             for (dim = book->ndimensions; dim--; ) {
 942                                 *pv++ = coeffs[a2 + b2];
 943                                 if ((a2 += samples) == s) {
 944                                     a2 = 0;
 945                                     b2++;
 946                                 }
 947                             }
 948                             pv = put_vector(book, pb, vec);
 949                             if (!pv)
 950                                 return AVERROR(EINVAL);
 951                             for (dim = book->ndimensions; dim--; ) {
 952                                 coeffs[a1 + b1] -= *pv++;
 953                                 if ((a1 += samples) == s) {
 954                                     a1 = 0;
 955                                     b1++;
 956                                 }
 957                             }
 958                         }
 959                     }
 960                 }
 961             }
 962         }
 963     }
 964     return 0;
 965 }
 966
 967 static int apply_window_and_mdct(vorbis_enc_context *venc,
 968                                  float **audio, int samples)
 969 {
 970     int i, channel;
 971     const float * win = venc->win[0];
 972     int window_len = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
 973     float n = (float)(1 << venc->log2_blocksize[0]) / 4.0;
 974     // FIXME use dsp
 975
 976     if (!venc->have_saved && !samples)
 977         return 0;
 978
 979     if (venc->have_saved) {
 980         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
 981             memcpy(venc->samples + channel * window_len * 2,
 982                    venc->saved + channel * window_len, sizeof(float) * window_len);
 983     } else {
 984         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
 985             memset(venc->samples + channel * window_len * 2, 0,
 986                    sizeof(float) * window_len);
 987     }
 988
 989     if (samples) {
 990         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
 991             float * offset = venc->samples + channel*window_len*2 + window_len;
 992             for (i = 0; i < samples; i++)
 993                 offset[i] = audio[channel][i] / n * win[window_len - i - 1];
 994         }
 995     } else {
 996         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
 997             memset(venc->samples + channel * window_len * 2 + window_len,
 998                    0, sizeof(float) * window_len);
 999     }
1000
1001     for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
1002         venc->mdct[0].mdct_calc(&venc->mdct[0], venc->coeffs + channel * window_len,
1003                      venc->samples + channel * window_len * 2);
1004
1005     if (samples) {
1006         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
1007             float *offset = venc->saved + channel * window_len;
1008             for (i = 0; i < samples; i++)
1009                 offset[i] = audio[channel][i] / n * win[i];
1010         }
1011         venc->have_saved = 1;
1012     } else {
1013         venc->have_saved = 0;
1014     }
1015     return 1;
1016 }
1017
1018
1019 static int vorbis_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *avpkt,
1020                                const AVFrame *frame, int *got_packet_ptr)
1021 {
1022     vorbis_enc_context *venc = avctx->priv_data;
1023     float **audio = frame ? (float **)frame->extended_data : NULL;
1024     int samples = frame ? frame->nb_samples : 0;
1025     vorbis_enc_mode *mode;
1026     vorbis_enc_mapping *mapping;
1027     PutBitContext pb;
1028     int i, ret;
1029
1030     if (!apply_window_and_mdct(venc, audio, samples))
1031         return 0;
1032     samples = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
1033
1034     if ((ret = ff_alloc_packet(avpkt, 8192))) {
1035         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error getting output packet\n");
1036         return ret;
1037     }
1038
1039     init_put_bits(&pb, avpkt->data, avpkt->size);
1040
1041     if (pb.size_in_bits - put_bits_count(&pb) < 1 + ilog(venc->nmodes - 1)) {
1042         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
1043         return AVERROR(EINVAL);
1044     }
1045
1046     put_bits(&pb, 1, 0); // magic bit
1047
1048     put_bits(&pb, ilog(venc->nmodes - 1), 0); // 0 bits, the mode
1049
1050     mode    = &venc->modes[0];
1051     mapping = &venc->mappings[mode->mapping];
1052     if (mode->blockflag) {
1053         put_bits(&pb, 1, 0);
1054         put_bits(&pb, 1, 0);
1055     }
1056
1057     for (i = 0; i < venc->channels; i++) {
1058         vorbis_enc_floor *fc = &venc->floors[mapping->floor[mapping->mux[i]]];
1059         uint16_t posts[MAX_FLOOR_VALUES];
1060         floor_fit(venc, fc, &venc->coeffs[i * samples], posts, samples);
1061         if (floor_encode(venc, fc, &pb, posts, &venc->floor[i * samples], samples)) {
1062             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
1063             return AVERROR(EINVAL);
1064         }
1065     }
1066
1067     for (i = 0; i < venc->channels * samples; i++)
1068         venc->coeffs[i] /= venc->floor[i];
1069
1070     for (i = 0; i < mapping->coupling_steps; i++) {
1071         float *mag = venc->coeffs + mapping->magnitude[i] * samples;
1072         float *ang = venc->coeffs + mapping->angle[i]     * samples;
1073         int j;
1074         for (j = 0; j < samples; j++) {
1075             float a = ang[j];
1076             ang[j] -= mag[j];
1077             if (mag[j] > 0)
1078                 ang[j] = -ang[j];
1079             if (ang[j] < 0)
1080                 mag[j] = a;
1081         }
1082     }
1083
1084     if (residue_encode(venc, &venc->residues[mapping->residue[mapping->mux[0]]],
1085                        &pb, venc->coeffs, samples, venc->channels)) {
1086         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "output buffer is too small\n");
1087         return AVERROR(EINVAL);
1088     }
1089
1090     flush_put_bits(&pb);
1091     avpkt->size = put_bits_count(&pb) >> 3;
1092
1093     avpkt->duration = ff_samples_to_time_base(avctx, avctx->frame_size);
1094     if (frame) {
1095         if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
1096             avpkt->pts = ff_samples_to_time_base(avctx, frame->pts);
1097     } else {
1098         avpkt->pts = venc->next_pts;
1099     }
1100     if (avpkt->pts != AV_NOPTS_VALUE)
1101         venc->next_pts = avpkt->pts + avpkt->duration;
1102
1103     *got_packet_ptr = 1;
1104     return 0;
1105 }
1106
1107
1108 static av_cold int vorbis_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1109 {
1110     vorbis_enc_context *venc = avctx->priv_data;
1111     int i;
1112
1113     if (venc->codebooks)
1114         for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++) {
1115             av_freep(&venc->codebooks[i].lens);
1116             av_freep(&venc->codebooks[i].codewords);
1117             av_freep(&venc->codebooks[i].quantlist);
1118             av_freep(&venc->codebooks[i].dimensions);
1119             av_freep(&venc->codebooks[i].pow2);
1120         }
1121     av_freep(&venc->codebooks);
1122
1123     if (venc->floors)
1124         for (i = 0; i < venc->nfloors; i++) {
1125             int j;
1126             if (venc->floors[i].classes)
1127                 for (j = 0; j < venc->floors[i].nclasses; j++)
1128                     av_freep(&venc->floors[i].classes[j].books);
1129             av_freep(&venc->floors[i].classes);
1130             av_freep(&venc->floors[i].partition_to_class);
1131             av_freep(&venc->floors[i].list);
1132         }
1133     av_freep(&venc->floors);
1134
1135     if (venc->residues)
1136         for (i = 0; i < venc->nresidues; i++) {
1137             av_freep(&venc->residues[i].books);
1138             av_freep(&venc->residues[i].maxes);
1139         }
1140     av_freep(&venc->residues);
1141
1142     if (venc->mappings)
1143         for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
1144             av_freep(&venc->mappings[i].mux);
1145             av_freep(&venc->mappings[i].floor);
1146             av_freep(&venc->mappings[i].residue);
1147             av_freep(&venc->mappings[i].magnitude);
1148             av_freep(&venc->mappings[i].angle);
1149         }
1150     av_freep(&venc->mappings);
1151
1152     av_freep(&venc->modes);
1153
1154     av_freep(&venc->saved);
1155     av_freep(&venc->samples);
1156     av_freep(&venc->floor);
1157     av_freep(&venc->coeffs);
1158
1159     ff_mdct_end(&venc->mdct[0]);
1160     ff_mdct_end(&venc->mdct[1]);
1161
1162     av_freep(&avctx->extradata);
1163
1164     return 0 ;
1165 }
1166
1167 static av_cold int vorbis_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1168 {
1169     vorbis_enc_context *venc = avctx->priv_data;
1170     int ret;
1171
1172     if (avctx->channels != 2) {
1173         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Current Libav Vorbis encoder only supports 2 channels.\n");
1174         return -1;
1175     }
1176
1177     if ((ret = create_vorbis_context(venc, avctx)) < 0)
1178         goto error;
1179
1180     avctx->bit_rate = 0;
1181     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_QSCALE)
1182         venc->quality = avctx->global_quality / (float)FF_QP2LAMBDA;
1183     else
1184         venc->quality = 3.0;
1185     venc->quality *= venc->quality;
1186
1187     if ((ret = put_main_header(venc, (uint8_t**)&avctx->extradata)) < 0)
1188         goto error;
1189     avctx->extradata_size = ret;
1190
1191     avctx->frame_size = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
1192
1193     return 0;
1194 error:
1195     vorbis_encode_close(avctx);
1196     return ret;
1197 }
1198
1199 AVCodec ff_vorbis_encoder = {
1200     .name           = "vorbis",
1201     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Vorbis"),
1202     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1203     .id             = AV_CODEC_ID_VORBIS,
1204     .priv_data_size = sizeof(vorbis_enc_context),
1205     .init           = vorbis_encode_init,
1206     .encode2        = vorbis_encode_frame,
1207     .close          = vorbis_encode_close,
1208     .capabilities   = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_EXPERIMENTAL,
1209     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]){ AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
1210                                                      AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1211 };