Update to MPlayer SVN rev 29978 and FFmpeg SVN rev 20757.
[vaapi:challenzhous-mplayer.git] / libavcodec / vorbis_enc.c
1 /*
2  * copyright (c) 2006 Oded Shimon <ods15@ods15.dyndns.org>
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; 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 libavcodec/vorbis_enc.c
23  * Native Vorbis encoder.
24  * @author Oded Shimon <ods15@ods15.dyndns.org>
25  */
26
27 #include <float.h>
28 #include "avcodec.h"
29 #include "dsputil.h"
30 #include "vorbis.h"
31 #include "vorbis_enc_data.h"
32
33 #define BITSTREAM_WRITER_LE
34 #include "put_bits.h"
35
36 #undef NDEBUG
37 #include <assert.h>
38
39 typedef struct {
40     int nentries;
41     uint8_t *lens;
42     uint32_t *codewords;
43     int ndimentions;
44     float min;
45     float delta;
46     int seq_p;
47     int lookup;
48     int *quantlist;
49     float *dimentions;
50     float *pow2;
51 } vorbis_enc_codebook;
52
53 typedef struct {
54     int dim;
55     int subclass;
56     int masterbook;
57     int *books;
58 } vorbis_enc_floor_class;
59
60 typedef struct {
61     int partitions;
62     int *partition_to_class;
63     int nclasses;
64     vorbis_enc_floor_class *classes;
65     int multiplier;
66     int rangebits;
67     int values;
68     vorbis_floor1_entry *list;
69 } vorbis_enc_floor;
70
71 typedef struct {
72     int type;
73     int begin;
74     int end;
75     int partition_size;
76     int classifications;
77     int classbook;
78     int8_t (*books)[8];
79     float (*maxes)[2];
80 } vorbis_enc_residue;
81
82 typedef struct {
83     int submaps;
84     int *mux;
85     int *floor;
86     int *residue;
87     int coupling_steps;
88     int *magnitude;
89     int *angle;
90 } vorbis_enc_mapping;
91
92 typedef struct {
93     int blockflag;
94     int mapping;
95 } vorbis_enc_mode;
96
97 typedef struct {
98     int channels;
99     int sample_rate;
100     int log2_blocksize[2];
101     FFTContext mdct[2];
102     const float *win[2];
103     int have_saved;
104     float *saved;
105     float *samples;
106     float *floor;  // also used for tmp values for mdct
107     float *coeffs; // also used for residue after floor
108     float quality;
109
110     int ncodebooks;
111     vorbis_enc_codebook *codebooks;
112
113     int nfloors;
114     vorbis_enc_floor *floors;
115
116     int nresidues;
117     vorbis_enc_residue *residues;
118
119     int nmappings;
120     vorbis_enc_mapping *mappings;
121
122     int nmodes;
123     vorbis_enc_mode *modes;
124
125     int64_t sample_count;
126 } vorbis_enc_context;
127
128 static inline void put_codeword(PutBitContext *pb, vorbis_enc_codebook *cb,
129                                 int entry)
130 {
131     assert(entry >= 0);
132     assert(entry < cb->nentries);
133     assert(cb->lens[entry]);
134     put_bits(pb, cb->lens[entry], cb->codewords[entry]);
135 }
136
137 static int cb_lookup_vals(int lookup, int dimentions, int entries)
138 {
139     if (lookup == 1)
140         return ff_vorbis_nth_root(entries, dimentions);
141     else if (lookup == 2)
142         return dimentions *entries;
143     return 0;
144 }
145
146 static void ready_codebook(vorbis_enc_codebook *cb)
147 {
148     int i;
149
150     ff_vorbis_len2vlc(cb->lens, cb->codewords, cb->nentries);
151
152     if (!cb->lookup) {
153         cb->pow2 = cb->dimentions = NULL;
154     } else {
155         int vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
156         cb->dimentions = av_malloc(sizeof(float) * cb->nentries * cb->ndimentions);
157         cb->pow2 = av_mallocz(sizeof(float) * cb->nentries);
158         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
159             float last = 0;
160             int j;
161             int div = 1;
162             for (j = 0; j < cb->ndimentions; j++) {
163                 int off;
164                 if (cb->lookup == 1)
165                     off = (i / div) % vals; // lookup type 1
166                 else
167                     off = i * cb->ndimentions + j; // lookup type 2
168
169                 cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j] = last + cb->min + cb->quantlist[off] * cb->delta;
170                 if (cb->seq_p)
171                     last = cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j];
172                 cb->pow2[i] += cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j] * cb->dimentions[i * cb->ndimentions + j];
173                 div *= vals;
174             }
175             cb->pow2[i] /= 2.;
176         }
177     }
178 }
179
180 static void ready_residue(vorbis_enc_residue *rc, vorbis_enc_context *venc)
181 {
182     int i;
183     assert(rc->type == 2);
184     rc->maxes = av_mallocz(sizeof(float[2]) * rc->classifications);
185     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
186         int j;
187         vorbis_enc_codebook * cb;
188         for (j = 0; j < 8; j++)
189             if (rc->books[i][j] != -1)
190                 break;
191         if (j == 8) // zero
192             continue;
193         cb = &venc->codebooks[rc->books[i][j]];
194         assert(cb->ndimentions >= 2);
195         assert(cb->lookup);
196
197         for (j = 0; j < cb->nentries; j++) {
198             float a;
199             if (!cb->lens[j])
200                 continue;
201             a = fabs(cb->dimentions[j * cb->ndimentions]);
202             if (a > rc->maxes[i][0])
203                 rc->maxes[i][0] = a;
204             a = fabs(cb->dimentions[j * cb->ndimentions + 1]);
205             if (a > rc->maxes[i][1])
206                 rc->maxes[i][1] = a;
207         }
208     }
209     // small bias
210     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
211         rc->maxes[i][0] += 0.8;
212         rc->maxes[i][1] += 0.8;
213     }
214 }
215
216 static void create_vorbis_context(vorbis_enc_context *venc,
217                                   AVCodecContext *avccontext)
218 {
219     vorbis_enc_floor   *fc;
220     vorbis_enc_residue *rc;
221     vorbis_enc_mapping *mc;
222     int i, book;
223
224     venc->channels    = avccontext->channels;
225     venc->sample_rate = avccontext->sample_rate;
226     venc->log2_blocksize[0] = venc->log2_blocksize[1] = 11;
227
228     venc->ncodebooks = FF_ARRAY_ELEMS(cvectors);
229     venc->codebooks  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_codebook) * venc->ncodebooks);
230
231     // codebook 0..14 - floor1 book, values 0..255
232     // codebook 15 residue masterbook
233     // codebook 16..29 residue
234     for (book = 0; book < venc->ncodebooks; book++) {
235         vorbis_enc_codebook *cb = &venc->codebooks[book];
236         int vals;
237         cb->ndimentions = cvectors[book].dim;
238         cb->nentries    = cvectors[book].real_len;
239         cb->min         = cvectors[book].min;
240         cb->delta       = cvectors[book].delta;
241         cb->lookup      = cvectors[book].lookup;
242         cb->seq_p       = 0;
243
244         cb->lens      = av_malloc(sizeof(uint8_t)  * cb->nentries);
245         cb->codewords = av_malloc(sizeof(uint32_t) * cb->nentries);
246         memcpy(cb->lens, cvectors[book].clens, cvectors[book].len);
247         memset(cb->lens + cvectors[book].len, 0, cb->nentries - cvectors[book].len);
248
249         if (cb->lookup) {
250             vals = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
251             cb->quantlist = av_malloc(sizeof(int) * vals);
252             for (i = 0; i < vals; i++)
253                 cb->quantlist[i] = cvectors[book].quant[i];
254         } else {
255             cb->quantlist = NULL;
256         }
257         ready_codebook(cb);
258     }
259
260     venc->nfloors = 1;
261     venc->floors  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor) * venc->nfloors);
262
263     // just 1 floor
264     fc = &venc->floors[0];
265     fc->partitions         = 8;
266     fc->partition_to_class = av_malloc(sizeof(int) * fc->partitions);
267     fc->nclasses           = 0;
268     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
269         static const int a[] = {0, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4};
270         fc->partition_to_class[i] = a[i];
271         fc->nclasses = FFMAX(fc->nclasses, fc->partition_to_class[i]);
272     }
273     fc->nclasses++;
274     fc->classes = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_floor_class) * fc->nclasses);
275     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
276         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[i];
277         int j, books;
278         c->dim        = floor_classes[i].dim;
279         c->subclass   = floor_classes[i].subclass;
280         c->masterbook = floor_classes[i].masterbook;
281         books         = (1 << c->subclass);
282         c->books      = av_malloc(sizeof(int) * books);
283         for (j = 0; j < books; j++)
284             c->books[j] = floor_classes[i].nbooks[j];
285     }
286     fc->multiplier = 2;
287     fc->rangebits  = venc->log2_blocksize[0] - 1;
288
289     fc->values = 2;
290     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
291         fc->values += fc->classes[fc->partition_to_class[i]].dim;
292
293     fc->list = av_malloc(sizeof(vorbis_floor1_entry) * fc->values);
294     fc->list[0].x = 0;
295     fc->list[1].x = 1 << fc->rangebits;
296     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
297         static const int a[] = {
298              93, 23,372,  6, 46,186,750, 14, 33, 65,
299             130,260,556,  3, 10, 18, 28, 39, 55, 79,
300             111,158,220,312,464,650,850
301         };
302         fc->list[i].x = a[i - 2];
303     }
304     ff_vorbis_ready_floor1_list(fc->list, fc->values);
305
306     venc->nresidues = 1;
307     venc->residues  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_residue) * venc->nresidues);
308
309     // single residue
310     rc = &venc->residues[0];
311     rc->type            = 2;
312     rc->begin           = 0;
313     rc->end             = 1600;
314     rc->partition_size  = 32;
315     rc->classifications = 10;
316     rc->classbook       = 15;
317     rc->books           = av_malloc(sizeof(*rc->books) * rc->classifications);
318     {
319         static const int8_t a[10][8] = {
320             { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
321             { -1, -1, 16, -1, -1, -1, -1, -1, },
322             { -1, -1, 17, -1, -1, -1, -1, -1, },
323             { -1, -1, 18, -1, -1, -1, -1, -1, },
324             { -1, -1, 19, -1, -1, -1, -1, -1, },
325             { -1, -1, 20, -1, -1, -1, -1, -1, },
326             { -1, -1, 21, -1, -1, -1, -1, -1, },
327             { 22, 23, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
328             { 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, -1, },
329             { 26, 27, 28, -1, -1, -1, -1, -1, },
330         };
331         memcpy(rc->books, a, sizeof a);
332     }
333     ready_residue(rc, venc);
334
335     venc->nmappings = 1;
336     venc->mappings  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mapping) * venc->nmappings);
337
338     // single mapping
339     mc = &venc->mappings[0];
340     mc->submaps = 1;
341     mc->mux     = av_malloc(sizeof(int) * venc->channels);
342     for (i = 0; i < venc->channels; i++)
343         mc->mux[i] = 0;
344     mc->floor   = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
345     mc->residue = av_malloc(sizeof(int) * mc->submaps);
346     for (i = 0; i < mc->submaps; i++) {
347         mc->floor[i]   = 0;
348         mc->residue[i] = 0;
349     }
350     mc->coupling_steps = venc->channels == 2 ? 1 : 0;
351     mc->magnitude      = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
352     mc->angle          = av_malloc(sizeof(int) * mc->coupling_steps);
353     if (mc->coupling_steps) {
354         mc->magnitude[0] = 0;
355         mc->angle[0]     = 1;
356     }
357
358     venc->nmodes = 1;
359     venc->modes  = av_malloc(sizeof(vorbis_enc_mode) * venc->nmodes);
360
361     // single mode
362     venc->modes[0].blockflag = 0;
363     venc->modes[0].mapping   = 0;
364
365     venc->have_saved = 0;
366     venc->saved      = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
367     venc->samples    = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]));
368     venc->floor      = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
369     venc->coeffs     = av_malloc(sizeof(float) * venc->channels * (1 << venc->log2_blocksize[1]) / 2);
370
371     venc->win[0] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[0] - 6];
372     venc->win[1] = ff_vorbis_vwin[venc->log2_blocksize[1] - 6];
373
374     ff_mdct_init(&venc->mdct[0], venc->log2_blocksize[0], 0, 1.0);
375     ff_mdct_init(&venc->mdct[1], venc->log2_blocksize[1], 0, 1.0);
376 }
377
378 static void put_float(PutBitContext *pb, float f)
379 {
380     int exp, mant;
381     uint32_t res = 0;
382     mant = (int)ldexp(frexp(f, &exp), 20);
383     exp += 788 - 20;
384     if (mant < 0) {
385         res |= (1 << 31);
386         mant = -mant;
387     }
388     res |= mant | (exp << 21);
389     put_bits32(pb, res);
390 }
391
392 static void put_codebook_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_codebook *cb)
393 {
394     int i;
395     int ordered = 0;
396
397     put_bits(pb, 24, 0x564342); //magic
398     put_bits(pb, 16, cb->ndimentions);
399     put_bits(pb, 24, cb->nentries);
400
401     for (i = 1; i < cb->nentries; i++)
402         if (cb->lens[i] < cb->lens[i-1])
403             break;
404     if (i == cb->nentries)
405         ordered = 1;
406
407     put_bits(pb, 1, ordered);
408     if (ordered) {
409         int len = cb->lens[0];
410         put_bits(pb, 5, len - 1);
411         i = 0;
412         while (i < cb->nentries) {
413             int j;
414             for (j = 0; j+i < cb->nentries; j++)
415                 if (cb->lens[j+i] != len)
416                     break;
417             put_bits(pb, ilog(cb->nentries - i), j);
418             i += j;
419             len++;
420         }
421     } else {
422         int sparse = 0;
423         for (i = 0; i < cb->nentries; i++)
424             if (!cb->lens[i])
425                 break;
426         if (i != cb->nentries)
427             sparse = 1;
428         put_bits(pb, 1, sparse);
429
430         for (i = 0; i < cb->nentries; i++) {
431             if (sparse)
432                 put_bits(pb, 1, !!cb->lens[i]);
433             if (cb->lens[i])
434                 put_bits(pb, 5, cb->lens[i] - 1);
435         }
436     }
437
438     put_bits(pb, 4, cb->lookup);
439     if (cb->lookup) {
440         int tmp  = cb_lookup_vals(cb->lookup, cb->ndimentions, cb->nentries);
441         int bits = ilog(cb->quantlist[0]);
442
443         for (i = 1; i < tmp; i++)
444             bits = FFMAX(bits, ilog(cb->quantlist[i]));
445
446         put_float(pb, cb->min);
447         put_float(pb, cb->delta);
448
449         put_bits(pb, 4, bits - 1);
450         put_bits(pb, 1, cb->seq_p);
451
452         for (i = 0; i < tmp; i++)
453             put_bits(pb, bits, cb->quantlist[i]);
454     }
455 }
456
457 static void put_floor_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_floor *fc)
458 {
459     int i;
460
461     put_bits(pb, 16, 1); // type, only floor1 is supported
462
463     put_bits(pb, 5, fc->partitions);
464
465     for (i = 0; i < fc->partitions; i++)
466         put_bits(pb, 4, fc->partition_to_class[i]);
467
468     for (i = 0; i < fc->nclasses; i++) {
469         int j, books;
470
471         put_bits(pb, 3, fc->classes[i].dim - 1);
472         put_bits(pb, 2, fc->classes[i].subclass);
473
474         if (fc->classes[i].subclass)
475             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].masterbook);
476
477         books = (1 << fc->classes[i].subclass);
478
479         for (j = 0; j < books; j++)
480             put_bits(pb, 8, fc->classes[i].books[j] + 1);
481     }
482
483     put_bits(pb, 2, fc->multiplier - 1);
484     put_bits(pb, 4, fc->rangebits);
485
486     for (i = 2; i < fc->values; i++)
487         put_bits(pb, fc->rangebits, fc->list[i].x);
488 }
489
490 static void put_residue_header(PutBitContext *pb, vorbis_enc_residue *rc)
491 {
492     int i;
493
494     put_bits(pb, 16, rc->type);
495
496     put_bits(pb, 24, rc->begin);
497     put_bits(pb, 24, rc->end);
498     put_bits(pb, 24, rc->partition_size - 1);
499     put_bits(pb, 6, rc->classifications - 1);
500     put_bits(pb, 8, rc->classbook);
501
502     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
503         int j, tmp = 0;
504         for (j = 0; j < 8; j++)
505             tmp |= (rc->books[i][j] != -1) << j;
506
507         put_bits(pb, 3, tmp & 7);
508         put_bits(pb, 1, tmp > 7);
509
510         if (tmp > 7)
511             put_bits(pb, 5, tmp >> 3);
512     }
513
514     for (i = 0; i < rc->classifications; i++) {
515         int j;
516         for (j = 0; j < 8; j++)
517             if (rc->books[i][j] != -1)
518                 put_bits(pb, 8, rc->books[i][j]);
519     }
520 }
521
522 static int put_main_header(vorbis_enc_context *venc, uint8_t **out)
523 {
524     int i;
525     PutBitContext pb;
526     uint8_t buffer[50000] = {0}, *p = buffer;
527     int buffer_len = sizeof buffer;
528     int len, hlens[3];
529
530     // identification header
531     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
532     put_bits(&pb, 8, 1); //magic
533     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
534         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
535     put_bits32(&pb, 0); // version
536     put_bits(&pb,  8, venc->channels);
537     put_bits32(&pb, venc->sample_rate);
538     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
539     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
540     put_bits32(&pb, 0); // bitrate
541     put_bits(&pb,  4, venc->log2_blocksize[0]);
542     put_bits(&pb,  4, venc->log2_blocksize[1]);
543     put_bits(&pb,  1, 1); // framing
544
545     flush_put_bits(&pb);
546     hlens[0] = put_bits_count(&pb) >> 3;
547     buffer_len -= hlens[0];
548     p += hlens[0];
549
550     // comment header
551     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
552     put_bits(&pb, 8, 3); //magic
553     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
554         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
555     put_bits32(&pb, 0); // vendor length TODO
556     put_bits32(&pb, 0); // amount of comments
557     put_bits(&pb,  1, 1); // framing
558
559     flush_put_bits(&pb);
560     hlens[1] = put_bits_count(&pb) >> 3;
561     buffer_len -= hlens[1];
562     p += hlens[1];
563
564     // setup header
565     init_put_bits(&pb, p, buffer_len);
566     put_bits(&pb, 8, 5); //magic
567     for (i = 0; "vorbis"[i]; i++)
568         put_bits(&pb, 8, "vorbis"[i]);
569
570     // codebooks
571     put_bits(&pb, 8, venc->ncodebooks - 1);
572     for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++)
573         put_codebook_header(&pb, &venc->codebooks[i]);
574
575     // time domain, reserved, zero
576     put_bits(&pb,  6, 0);
577     put_bits(&pb, 16, 0);
578
579     // floors
580     put_bits(&pb, 6, venc->nfloors - 1);
581     for (i = 0; i < venc->nfloors; i++)
582         put_floor_header(&pb, &venc->floors[i]);
583
584     // residues
585     put_bits(&pb, 6, venc->nresidues - 1);
586     for (i = 0; i < venc->nresidues; i++)
587         put_residue_header(&pb, &venc->residues[i]);
588
589     // mappings
590     put_bits(&pb, 6, venc->nmappings - 1);
591     for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
592         vorbis_enc_mapping *mc = &venc->mappings[i];
593         int j;
594         put_bits(&pb, 16, 0); // mapping type
595
596         put_bits(&pb, 1, mc->submaps > 1);
597         if (mc->submaps > 1)
598             put_bits(&pb, 4, mc->submaps - 1);
599
600         put_bits(&pb, 1, !!mc->coupling_steps);
601         if (mc->coupling_steps) {
602             put_bits(&pb, 8, mc->coupling_steps - 1);
603             for (j = 0; j < mc->coupling_steps; j++) {
604                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->magnitude[j]);
605                 put_bits(&pb, ilog(venc->channels - 1), mc->angle[j]);
606             }
607         }
608
609         put_bits(&pb, 2, 0); // reserved
610
611         if (mc->submaps > 1)
612             for (j = 0; j < venc->channels; j++)
613                 put_bits(&pb, 4, mc->mux[j]);
614
615         for (j = 0; j < mc->submaps; j++) {
616             put_bits(&pb, 8, 0); // reserved time configuration
617             put_bits(&pb, 8, mc->floor[j]);
618             put_bits(&pb, 8, mc->residue[j]);
619         }
620     }
621
622     // modes
623     put_bits(&pb, 6, venc->nmodes - 1);
624     for (i = 0; i < venc->nmodes; i++) {
625         put_bits(&pb, 1, venc->modes[i].blockflag);
626         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved window type
627         put_bits(&pb, 16, 0); // reserved transform type
628         put_bits(&pb, 8, venc->modes[i].mapping);
629     }
630
631     put_bits(&pb, 1, 1); // framing
632
633     flush_put_bits(&pb);
634     hlens[2] = put_bits_count(&pb) >> 3;
635
636     len = hlens[0] + hlens[1] + hlens[2];
637     p = *out = av_mallocz(64 + len + len/255);
638
639     *p++ = 2;
640     p += av_xiphlacing(p, hlens[0]);
641     p += av_xiphlacing(p, hlens[1]);
642     buffer_len = 0;
643     for (i = 0; i < 3; i++) {
644         memcpy(p, buffer + buffer_len, hlens[i]);
645         p += hlens[i];
646         buffer_len += hlens[i];
647     }
648
649     return p - *out;
650 }
651
652 static float get_floor_average(vorbis_enc_floor * fc, float *coeffs, int i)
653 {
654     int begin = fc->list[fc->list[FFMAX(i-1, 0)].sort].x;
655     int end   = fc->list[fc->list[FFMIN(i+1, fc->values - 1)].sort].x;
656     int j;
657     float average = 0;
658
659     for (j = begin; j < end; j++)
660         average += fabs(coeffs[j]);
661     return average / (end - begin);
662 }
663
664 static void floor_fit(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_floor *fc,
665                       float *coeffs, uint_fast16_t *posts, int samples)
666 {
667     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
668     int i;
669     float tot_average = 0.;
670     float averages[fc->values];
671     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
672         averages[i] = get_floor_average(fc, coeffs, i);
673         tot_average += averages[i];
674     }
675     tot_average /= fc->values;
676     tot_average /= venc->quality;
677
678     for (i = 0; i < fc->values; i++) {
679         int position  = fc->list[fc->list[i].sort].x;
680         float average = averages[i];
681         int j;
682
683         average *= pow(tot_average / average, 0.5) * pow(1.25, position/200.); // MAGIC!
684         for (j = 0; j < range - 1; j++)
685             if (ff_vorbis_floor1_inverse_db_table[j * fc->multiplier] > average)
686                 break;
687         posts[fc->list[i].sort] = j;
688     }
689 }
690
691 static int render_point(int x0, int y0, int x1, int y1, int x)
692 {
693     return y0 +  (x - x0) * (y1 - y0) / (x1 - x0);
694 }
695
696 static void floor_encode(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_floor *fc,
697                          PutBitContext *pb, uint_fast16_t *posts,
698                          float *floor, int samples)
699 {
700     int range = 255 / fc->multiplier + 1;
701     int coded[fc->values]; // first 2 values are unused
702     int i, counter;
703
704     put_bits(pb, 1, 1); // non zero
705     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[0]);
706     put_bits(pb, ilog(range - 1), posts[1]);
707     coded[0] = coded[1] = 1;
708
709     for (i = 2; i < fc->values; i++) {
710         int predicted = render_point(fc->list[fc->list[i].low].x,
711                                      posts[fc->list[i].low],
712                                      fc->list[fc->list[i].high].x,
713                                      posts[fc->list[i].high],
714                                      fc->list[i].x);
715         int highroom = range - predicted;
716         int lowroom = predicted;
717         int room = FFMIN(highroom, lowroom);
718         if (predicted == posts[i]) {
719             coded[i] = 0; // must be used later as flag!
720             continue;
721         } else {
722             if (!coded[fc->list[i].low ])
723                 coded[fc->list[i].low ] = -1;
724             if (!coded[fc->list[i].high])
725                 coded[fc->list[i].high] = -1;
726         }
727         if (posts[i] > predicted) {
728             if (posts[i] - predicted > room)
729                 coded[i] = posts[i] - predicted + lowroom;
730             else
731                 coded[i] = (posts[i] - predicted) << 1;
732         } else {
733             if (predicted - posts[i] > room)
734                 coded[i] = predicted - posts[i] + highroom - 1;
735             else
736                 coded[i] = ((predicted - posts[i]) << 1) - 1;
737         }
738     }
739
740     counter = 2;
741     for (i = 0; i < fc->partitions; i++) {
742         vorbis_enc_floor_class * c = &fc->classes[fc->partition_to_class[i]];
743         int k, cval = 0, csub = 1<<c->subclass;
744         if (c->subclass) {
745             vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[c->masterbook];
746             int cshift = 0;
747             for (k = 0; k < c->dim; k++) {
748                 int l;
749                 for (l = 0; l < csub; l++) {
750                     int maxval = 1;
751                     if (c->books[l] != -1)
752                         maxval = venc->codebooks[c->books[l]].nentries;
753                     // coded could be -1, but this still works, cause that is 0
754                     if (coded[counter + k] < maxval)
755                         break;
756                 }
757                 assert(l != csub);
758                 cval   |= l << cshift;
759                 cshift += c->subclass;
760             }
761             put_codeword(pb, book, cval);
762         }
763         for (k = 0; k < c->dim; k++) {
764             int book  = c->books[cval & (csub-1)];
765             int entry = coded[counter++];
766             cval >>= c->subclass;
767             if (book == -1)
768                 continue;
769             if (entry == -1)
770                 entry = 0;
771             put_codeword(pb, &venc->codebooks[book], entry);
772         }
773     }
774
775     ff_vorbis_floor1_render_list(fc->list, fc->values, posts, coded,
776                                  fc->multiplier, floor, samples);
777 }
778
779 static float *put_vector(vorbis_enc_codebook *book, PutBitContext *pb,
780                          float *num)
781 {
782     int i, entry = -1;
783     float distance = FLT_MAX;
784     assert(book->dimentions);
785     for (i = 0; i < book->nentries; i++) {
786         float * vec = book->dimentions + i * book->ndimentions, d = book->pow2[i];
787         int j;
788         if (!book->lens[i])
789             continue;
790         for (j = 0; j < book->ndimentions; j++)
791             d -= vec[j] * num[j];
792         if (distance > d) {
793             entry    = i;
794             distance = d;
795         }
796     }
797     put_codeword(pb, book, entry);
798     return &book->dimentions[entry * book->ndimentions];
799 }
800
801 static void residue_encode(vorbis_enc_context *venc, vorbis_enc_residue *rc,
802                            PutBitContext *pb, float *coeffs, int samples,
803                            int real_ch)
804 {
805     int pass, i, j, p, k;
806     int psize      = rc->partition_size;
807     int partitions = (rc->end - rc->begin) / psize;
808     int channels   = (rc->type == 2) ? 1 : real_ch;
809     int classes[channels][partitions];
810     int classwords = venc->codebooks[rc->classbook].ndimentions;
811
812     assert(rc->type == 2);
813     assert(real_ch == 2);
814     for (p = 0; p < partitions; p++) {
815         float max1 = 0., max2 = 0.;
816         int s = rc->begin + p * psize;
817         for (k = s; k < s + psize; k += 2) {
818             max1 = FFMAX(max1, fabs(coeffs[          k / real_ch]));
819             max2 = FFMAX(max2, fabs(coeffs[samples + k / real_ch]));
820         }
821
822         for (i = 0; i < rc->classifications - 1; i++)
823             if (max1 < rc->maxes[i][0] && max2 < rc->maxes[i][1])
824                 break;
825         classes[0][p] = i;
826     }
827
828     for (pass = 0; pass < 8; pass++) {
829         p = 0;
830         while (p < partitions) {
831             if (pass == 0)
832                 for (j = 0; j < channels; j++) {
833                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[rc->classbook];
834                     int entry = 0;
835                     for (i = 0; i < classwords; i++) {
836                         entry *= rc->classifications;
837                         entry += classes[j][p + i];
838                     }
839                     put_codeword(pb, book, entry);
840                 }
841             for (i = 0; i < classwords && p < partitions; i++, p++) {
842                 for (j = 0; j < channels; j++) {
843                     int nbook = rc->books[classes[j][p]][pass];
844                     vorbis_enc_codebook * book = &venc->codebooks[nbook];
845                     float *buf = coeffs + samples*j + rc->begin + p*psize;
846                     if (nbook == -1)
847                         continue;
848
849                     assert(rc->type == 0 || rc->type == 2);
850                     assert(!(psize % book->ndimentions));
851
852                     if (rc->type == 0) {
853                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimentions) {
854                             float *a = put_vector(book, pb, &buf[k]);
855                             int l;
856                             for (l = 0; l < book->ndimentions; l++)
857                                 buf[k + l] -= a[l];
858                         }
859                     } else {
860                         int s = rc->begin + p * psize, a1, b1;
861                         a1 = (s % real_ch) * samples;
862                         b1 =  s / real_ch;
863                         s  = real_ch * samples;
864                         for (k = 0; k < psize; k += book->ndimentions) {
865                             int dim, a2 = a1, b2 = b1;
866                             float vec[book->ndimentions], *pv = vec;
867                             for (dim = book->ndimentions; dim--; ) {
868                                 *pv++ = coeffs[a2 + b2];
869                                 if ((a2 += samples) == s) {
870                                     a2 = 0;
871                                     b2++;
872                                 }
873                             }
874                             pv = put_vector(book, pb, vec);
875                             for (dim = book->ndimentions; dim--; ) {
876                                 coeffs[a1 + b1] -= *pv++;
877                                 if ((a1 += samples) == s) {
878                                     a1 = 0;
879                                     b1++;
880                                 }
881                             }
882                         }
883                     }
884                 }
885             }
886         }
887     }
888 }
889
890 static int apply_window_and_mdct(vorbis_enc_context *venc, signed short *audio,
891                                  int samples)
892 {
893     int i, j, channel;
894     const float * win = venc->win[0];
895     int window_len = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
896     float n = (float)(1 << venc->log2_blocksize[0]) / 4.;
897     // FIXME use dsp
898
899     if (!venc->have_saved && !samples)
900         return 0;
901
902     if (venc->have_saved) {
903         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
904             memcpy(venc->samples + channel * window_len * 2,
905                    venc->saved + channel * window_len, sizeof(float) * window_len);
906     } else {
907         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
908             memset(venc->samples + channel * window_len * 2, 0,
909                    sizeof(float) * window_len);
910     }
911
912     if (samples) {
913         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
914             float * offset = venc->samples + channel*window_len*2 + window_len;
915             j = channel;
916             for (i = 0; i < samples; i++, j += venc->channels)
917                 offset[i] = -audio[j] / 32768. / n * win[window_len - i - 1]; //FIXME find out why the sign has to be fliped
918         }
919     } else {
920         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
921             memset(venc->samples + channel * window_len * 2 + window_len,
922                    0, sizeof(float) * window_len);
923     }
924
925     for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++)
926         ff_mdct_calc(&venc->mdct[0], venc->coeffs + channel * window_len,
927                      venc->samples + channel * window_len * 2);
928
929     if (samples) {
930         for (channel = 0; channel < venc->channels; channel++) {
931             float *offset = venc->saved + channel * window_len;
932             j = channel;
933             for (i = 0; i < samples; i++, j += venc->channels)
934                 offset[i] = -audio[j] / 32768. / n * win[i]; //FIXME find out why the sign has to be fliped
935         }
936         venc->have_saved = 1;
937     } else {
938         venc->have_saved = 0;
939     }
940     return 1;
941 }
942
943 static av_cold int vorbis_encode_init(AVCodecContext *avccontext)
944 {
945     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
946
947     if (avccontext->channels != 2) {
948         av_log(avccontext, AV_LOG_ERROR, "Current FFmpeg Vorbis encoder only supports 2 channels.\n");
949         return -1;
950     }
951
952     create_vorbis_context(venc, avccontext);
953
954     if (avccontext->flags & CODEC_FLAG_QSCALE)
955         venc->quality = avccontext->global_quality / (float)FF_QP2LAMBDA / 10.;
956     else
957         venc->quality = 1.;
958     venc->quality *= venc->quality;
959
960     avccontext->extradata_size = put_main_header(venc, (uint8_t**)&avccontext->extradata);
961
962     avccontext->frame_size     = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
963
964     avccontext->coded_frame            = avcodec_alloc_frame();
965     avccontext->coded_frame->key_frame = 1;
966
967     return 0;
968 }
969
970 static int vorbis_encode_frame(AVCodecContext *avccontext,
971                                unsigned char *packets,
972                                int buf_size, void *data)
973 {
974     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
975     signed short *audio = data;
976     int samples = data ? avccontext->frame_size : 0;
977     vorbis_enc_mode *mode;
978     vorbis_enc_mapping *mapping;
979     PutBitContext pb;
980     int i;
981
982     if (!apply_window_and_mdct(venc, audio, samples))
983         return 0;
984     samples = 1 << (venc->log2_blocksize[0] - 1);
985
986     init_put_bits(&pb, packets, buf_size);
987
988     put_bits(&pb, 1, 0); // magic bit
989
990     put_bits(&pb, ilog(venc->nmodes - 1), 0); // 0 bits, the mode
991
992     mode    = &venc->modes[0];
993     mapping = &venc->mappings[mode->mapping];
994     if (mode->blockflag) {
995         put_bits(&pb, 1, 0);
996         put_bits(&pb, 1, 0);
997     }
998
999     for (i = 0; i < venc->channels; i++) {
1000         vorbis_enc_floor *fc = &venc->floors[mapping->floor[mapping->mux[i]]];
1001         uint_fast16_t posts[fc->values];
1002         floor_fit(venc, fc, &venc->coeffs[i * samples], posts, samples);
1003         floor_encode(venc, fc, &pb, posts, &venc->floor[i * samples], samples);
1004     }
1005
1006     for (i = 0; i < venc->channels * samples; i++)
1007         venc->coeffs[i] /= venc->floor[i];
1008
1009     for (i = 0; i < mapping->coupling_steps; i++) {
1010         float *mag = venc->coeffs + mapping->magnitude[i] * samples;
1011         float *ang = venc->coeffs + mapping->angle[i]     * samples;
1012         int j;
1013         for (j = 0; j < samples; j++) {
1014             float a = ang[j];
1015             ang[j] -= mag[j];
1016             if (mag[j] > 0)
1017                 ang[j] = -ang[j];
1018             if (ang[j] < 0)
1019                 mag[j] = a;
1020         }
1021     }
1022
1023     residue_encode(venc, &venc->residues[mapping->residue[mapping->mux[0]]],
1024                    &pb, venc->coeffs, samples, venc->channels);
1025
1026     avccontext->coded_frame->pts = venc->sample_count;
1027     venc->sample_count += avccontext->frame_size;
1028     flush_put_bits(&pb);
1029     return put_bits_count(&pb) >> 3;
1030 }
1031
1032
1033 static av_cold int vorbis_encode_close(AVCodecContext *avccontext)
1034 {
1035     vorbis_enc_context *venc = avccontext->priv_data;
1036     int i;
1037
1038     if (venc->codebooks)
1039         for (i = 0; i < venc->ncodebooks; i++) {
1040             av_freep(&venc->codebooks[i].lens);
1041             av_freep(&venc->codebooks[i].codewords);
1042             av_freep(&venc->codebooks[i].quantlist);
1043             av_freep(&venc->codebooks[i].dimentions);
1044             av_freep(&venc->codebooks[i].pow2);
1045         }
1046     av_freep(&venc->codebooks);
1047
1048     if (venc->floors)
1049         for (i = 0; i < venc->nfloors; i++) {
1050             int j;
1051             if (venc->floors[i].classes)
1052                 for (j = 0; j < venc->floors[i].nclasses; j++)
1053                     av_freep(&venc->floors[i].classes[j].books);
1054             av_freep(&venc->floors[i].classes);
1055             av_freep(&venc->floors[i].partition_to_class);
1056             av_freep(&venc->floors[i].list);
1057         }
1058     av_freep(&venc->floors);
1059
1060     if (venc->residues)
1061         for (i = 0; i < venc->nresidues; i++) {
1062             av_freep(&venc->residues[i].books);
1063             av_freep(&venc->residues[i].maxes);
1064         }
1065     av_freep(&venc->residues);
1066
1067     if (venc->mappings)
1068         for (i = 0; i < venc->nmappings; i++) {
1069             av_freep(&venc->mappings[i].mux);
1070             av_freep(&venc->mappings[i].floor);
1071             av_freep(&venc->mappings[i].residue);
1072             av_freep(&venc->mappings[i].magnitude);
1073             av_freep(&venc->mappings[i].angle);
1074         }
1075     av_freep(&venc->mappings);
1076
1077     av_freep(&venc->modes);
1078
1079     av_freep(&venc->saved);
1080     av_freep(&venc->samples);
1081     av_freep(&venc->floor);
1082     av_freep(&venc->coeffs);
1083
1084     ff_mdct_end(&venc->mdct[0]);
1085     ff_mdct_end(&venc->mdct[1]);
1086
1087     av_freep(&avccontext->coded_frame);
1088     av_freep(&avccontext->extradata);
1089
1090     return 0 ;
1091 }
1092
1093 AVCodec vorbis_encoder = {
1094     "vorbis",
1095     CODEC_TYPE_AUDIO,
1096     CODEC_ID_VORBIS,
1097     sizeof(vorbis_enc_context),
1098     vorbis_encode_init,
1099     vorbis_encode_frame,
1100     vorbis_encode_close,
1101     .capabilities= CODEC_CAP_DELAY,
1102     .sample_fmts = (const enum SampleFormat[]){SAMPLE_FMT_S16,SAMPLE_FMT_NONE},
1103     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Vorbis"),
1104 };