libavcodec/flacenc.c

   1 /**
   2  * FLAC audio encoder
   3  * Copyright (c) 2006  Justin Ruggles <justin.ruggles@gmail.com>
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "libavutil/crc.h"
  23 #include "libavutil/md5.h"
  24 #include "libavutil/opt.h"
  25 #include "avcodec.h"
  26 #include "get_bits.h"
  27 #include "golomb.h"
  28 #include "lpc.h"
  29 #include "flac.h"
  30 #include "flacdata.h"
  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 MAX_FIXED_ORDER     4
  38 #define MAX_PARTITION_ORDER 8
  39 #define MAX_PARTITIONS     (1 << MAX_PARTITION_ORDER)
  40 #define MAX_LPC_PRECISION  15
  41 #define MAX_LPC_SHIFT      15
  42 #define MAX_RICE_PARAM     14
  43
  44 typedef struct CompressionOptions {
  45     int compression_level;
  46     int block_time_ms;
  47     enum FFLPCType lpc_type;
  48     int lpc_passes;
  49     int lpc_coeff_precision;
  50     int min_prediction_order;
  51     int max_prediction_order;
  52     int prediction_order_method;
  53     int min_partition_order;
  54     int max_partition_order;
  55 } CompressionOptions;
  56
  57 typedef struct RiceContext {
  58     int porder;
  59     int params[MAX_PARTITIONS];
  60 } RiceContext;
  61
  62 typedef struct FlacSubframe {
  63     int type;
  64     int type_code;
  65     int obits;
  66     int order;
  67     int32_t coefs[MAX_LPC_ORDER];
  68     int shift;
  69     RiceContext rc;
  70     int32_t samples[FLAC_MAX_BLOCKSIZE];
  71     int32_t residual[FLAC_MAX_BLOCKSIZE+1];
  72 } FlacSubframe;
  73
  74 typedef struct FlacFrame {
  75     FlacSubframe subframes[FLAC_MAX_CHANNELS];
  76     int blocksize;
  77     int bs_code[2];
  78     uint8_t crc8;
  79     int ch_mode;
  80     int verbatim_only;
  81 } FlacFrame;
  82
  83 typedef struct FlacEncodeContext {
  84     AVClass *class;
  85     PutBitContext pb;
  86     int channels;
  87     int samplerate;
  88     int sr_code[2];
  89     int max_blocksize;
  90     int min_framesize;
  91     int max_framesize;
  92     int max_encoded_framesize;
  93     uint32_t frame_count;
  94     uint64_t sample_count;
  95     uint8_t md5sum[16];
  96     FlacFrame frame;
  97     CompressionOptions options;
  98     AVCodecContext *avctx;
  99     LPCContext lpc_ctx;
 100     struct AVMD5 *md5ctx;
 101 } FlacEncodeContext;
 102
 103
 104 /**
 105  * Write streaminfo metadata block to byte array.
 106  */
 107 static void write_streaminfo(FlacEncodeContext *s, uint8_t *header)
 108 {
 109     PutBitContext pb;
 110
 111     memset(header, 0, FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 112     init_put_bits(&pb, header, FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 113
 114     /* streaminfo metadata block */
 115     put_bits(&pb, 16, s->max_blocksize);
 116     put_bits(&pb, 16, s->max_blocksize);
 117     put_bits(&pb, 24, s->min_framesize);
 118     put_bits(&pb, 24, s->max_framesize);
 119     put_bits(&pb, 20, s->samplerate);
 120     put_bits(&pb, 3, s->channels-1);
 121     put_bits(&pb, 5, 15);       /* bits per sample - 1 */
 122     /* write 36-bit sample count in 2 put_bits() calls */
 123     put_bits(&pb, 24, (s->sample_count & 0xFFFFFF000LL) >> 12);
 124     put_bits(&pb, 12,  s->sample_count & 0x000000FFFLL);
 125     flush_put_bits(&pb);
 126     memcpy(&header[18], s->md5sum, 16);
 127 }
 128
 129
 130 /**
 131  * Set blocksize based on samplerate.
 132  * Choose the closest predefined blocksize >= BLOCK_TIME_MS milliseconds.
 133  */
 134 static int select_blocksize(int samplerate, int block_time_ms)
 135 {
 136     int i;
 137     int target;
 138     int blocksize;
 139
 140     assert(samplerate > 0);
 141     blocksize = ff_flac_blocksize_table[1];
 142     target    = (samplerate * block_time_ms) / 1000;
 143     for (i = 0; i < 16; i++) {
 144         if (target >= ff_flac_blocksize_table[i] &&
 145             ff_flac_blocksize_table[i] > blocksize) {
 146             blocksize = ff_flac_blocksize_table[i];
 147         }
 148     }
 149     return blocksize;
 150 }
 151
 152
 153 static av_cold void dprint_compression_options(FlacEncodeContext *s)
 154 {
 155     AVCodecContext     *avctx = s->avctx;
 156     CompressionOptions *opt   = &s->options;
 157
 158     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " compression: %d\n", opt->compression_level);
 159
 160     switch (opt->lpc_type) {
 161     case FF_LPC_TYPE_NONE:
 162         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: None\n");
 163         break;
 164     case FF_LPC_TYPE_FIXED:
 165         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: Fixed pre-defined coefficients\n");
 166         break;
 167     case FF_LPC_TYPE_LEVINSON:
 168         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: Levinson-Durbin recursion with Welch window\n");
 169         break;
 170     case FF_LPC_TYPE_CHOLESKY:
 171         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc type: Cholesky factorization, %d pass%s\n",
 172                opt->lpc_passes, opt->lpc_passes == 1 ? "" : "es");
 173         break;
 174     }
 175
 176     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " prediction order: %d, %d\n",
 177            opt->min_prediction_order, opt->max_prediction_order);
 178
 179     switch (opt->prediction_order_method) {
 180     case ORDER_METHOD_EST:
 181         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "estimate");
 182         break;
 183     case ORDER_METHOD_2LEVEL:
 184         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "2-level");
 185         break;
 186     case ORDER_METHOD_4LEVEL:
 187         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "4-level");
 188         break;
 189     case ORDER_METHOD_8LEVEL:
 190         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "8-level");
 191         break;
 192     case ORDER_METHOD_SEARCH:
 193         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "full search");
 194         break;
 195     case ORDER_METHOD_LOG:
 196         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " order method: %s\n", "log search");
 197         break;
 198     }
 199
 200
 201     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " partition order: %d, %d\n",
 202            opt->min_partition_order, opt->max_partition_order);
 203
 204     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " block size: %d\n", avctx->frame_size);
 205
 206     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, " lpc precision: %d\n",
 207            opt->lpc_coeff_precision);
 208 }
 209
 210
 211 static av_cold int flac_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 212 {
 213     int freq = avctx->sample_rate;
 214     int channels = avctx->channels;
 215     FlacEncodeContext *s = avctx->priv_data;
 216     int i, level, ret;
 217     uint8_t *streaminfo;
 218
 219     s->avctx = avctx;
 220
 221     if (avctx->sample_fmt != AV_SAMPLE_FMT_S16)
 222         return -1;
 223
 224     if (channels < 1 || channels > FLAC_MAX_CHANNELS)
 225         return -1;
 226     s->channels = channels;
 227
 228     /* find samplerate in table */
 229     if (freq < 1)
 230         return -1;
 231     for (i = 4; i < 12; i++) {
 232         if (freq == ff_flac_sample_rate_table[i]) {
 233             s->samplerate = ff_flac_sample_rate_table[i];
 234             s->sr_code[0] = i;
 235             s->sr_code[1] = 0;
 236             break;
 237         }
 238     }
 239     /* if not in table, samplerate is non-standard */
 240     if (i == 12) {
 241         if (freq % 1000 == 0 && freq < 255000) {
 242             s->sr_code[0] = 12;
 243             s->sr_code[1] = freq / 1000;
 244         } else if (freq % 10 == 0 && freq < 655350) {
 245             s->sr_code[0] = 14;
 246             s->sr_code[1] = freq / 10;
 247         } else if (freq < 65535) {
 248             s->sr_code[0] = 13;
 249             s->sr_code[1] = freq;
 250         } else {
 251             return -1;
 252         }
 253         s->samplerate = freq;
 254     }
 255
 256     /* set compression option defaults based on avctx->compression_level */
 257     if (avctx->compression_level < 0)
 258         s->options.compression_level = 5;
 259     else
 260         s->options.compression_level = avctx->compression_level;
 261
 262     level = s->options.compression_level;
 263     if (level > 12) {
 264         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid compression level: %d\n",
 265                s->options.compression_level);
 266         return -1;
 267     }
 268
 269     s->options.block_time_ms = ((int[]){ 27, 27, 27,105,105,105,105,105,105,105,105,105,105})[level];
 270
 271     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_DEFAULT)
 272         s->options.lpc_type  = ((int[]){ FF_LPC_TYPE_FIXED,    FF_LPC_TYPE_FIXED,    FF_LPC_TYPE_FIXED,
 273                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON,
 274                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON,
 275                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON, FF_LPC_TYPE_LEVINSON,
 276                                          FF_LPC_TYPE_LEVINSON})[level];
 277
 278     s->options.min_prediction_order = ((int[]){  2,  0,  0,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1})[level];
 279     s->options.max_prediction_order = ((int[]){  3,  4,  4,  6,  8,  8,  8,  8, 12, 12, 12, 32, 32})[level];
 280
 281     if (s->options.prediction_order_method < 0)
 282         s->options.prediction_order_method = ((int[]){ ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,
 283                                                        ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,    ORDER_METHOD_EST,
 284                                                        ORDER_METHOD_4LEVEL, ORDER_METHOD_LOG,    ORDER_METHOD_4LEVEL,
 285                                                        ORDER_METHOD_LOG,    ORDER_METHOD_SEARCH, ORDER_METHOD_LOG,
 286                                                        ORDER_METHOD_SEARCH})[level];
 287
 288     if (s->options.min_partition_order > s->options.max_partition_order) {
 289         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid partition orders: min=%d max=%d\n",
 290                s->options.min_partition_order, s->options.max_partition_order);
 291         return AVERROR(EINVAL);
 292     }
 293     if (s->options.min_partition_order < 0)
 294         s->options.min_partition_order = ((int[]){  2,  2,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0})[level];
 295     if (s->options.max_partition_order < 0)
 296         s->options.max_partition_order = ((int[]){  2,  2,  3,  3,  3,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  8,  8})[level];
 297
 298     /* set compression option overrides from AVCodecContext */
 299 #if FF_API_FLAC_GLOBAL_OPTS
 300     if (avctx->lpc_type > FF_LPC_TYPE_DEFAULT) {
 301         if (avctx->lpc_type > FF_LPC_TYPE_CHOLESKY) {
 302             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unknown lpc type: %d\n", avctx->lpc_type);
 303             return -1;
 304         }
 305         s->options.lpc_type = avctx->lpc_type;
 306         if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_CHOLESKY) {
 307             if (avctx->lpc_passes < 0) {
 308                 // default number of passes for Cholesky
 309                 s->options.lpc_passes = 2;
 310             } else if (avctx->lpc_passes == 0) {
 311                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid number of lpc passes: %d\n",
 312                        avctx->lpc_passes);
 313                 return -1;
 314             } else {
 315                 s->options.lpc_passes = avctx->lpc_passes;
 316             }
 317         }
 318     }
 319 #endif
 320
 321     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_NONE) {
 322         s->options.min_prediction_order = 0;
 323     } else if (avctx->min_prediction_order >= 0) {
 324         if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED) {
 325             if (avctx->min_prediction_order > MAX_FIXED_ORDER) {
 326                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid min prediction order: %d\n",
 327                        avctx->min_prediction_order);
 328                 return -1;
 329             }
 330         } else if (avctx->min_prediction_order < MIN_LPC_ORDER ||
 331                    avctx->min_prediction_order > MAX_LPC_ORDER) {
 332             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid min prediction order: %d\n",
 333                    avctx->min_prediction_order);
 334             return -1;
 335         }
 336         s->options.min_prediction_order = avctx->min_prediction_order;
 337     }
 338     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_NONE) {
 339         s->options.max_prediction_order = 0;
 340     } else if (avctx->max_prediction_order >= 0) {
 341         if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED) {
 342             if (avctx->max_prediction_order > MAX_FIXED_ORDER) {
 343                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid max prediction order: %d\n",
 344                        avctx->max_prediction_order);
 345                 return -1;
 346             }
 347         } else if (avctx->max_prediction_order < MIN_LPC_ORDER ||
 348                    avctx->max_prediction_order > MAX_LPC_ORDER) {
 349             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid max prediction order: %d\n",
 350                    avctx->max_prediction_order);
 351             return -1;
 352         }
 353         s->options.max_prediction_order = avctx->max_prediction_order;
 354     }
 355     if (s->options.max_prediction_order < s->options.min_prediction_order) {
 356         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid prediction orders: min=%d max=%d\n",
 357                s->options.min_prediction_order, s->options.max_prediction_order);
 358         return -1;
 359     }
 360
 361 #if FF_API_FLAC_GLOBAL_OPTS
 362     if (avctx->prediction_order_method >= 0) {
 363         if (avctx->prediction_order_method > ORDER_METHOD_LOG) {
 364             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid prediction order method: %d\n",
 365                    avctx->prediction_order_method);
 366             return -1;
 367         }
 368         s->options.prediction_order_method = avctx->prediction_order_method;
 369     }
 370
 371     if (avctx->min_partition_order >= 0) {
 372         if (avctx->min_partition_order > MAX_PARTITION_ORDER) {
 373             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid min partition order: %d\n",
 374                    avctx->min_partition_order);
 375             return -1;
 376         }
 377         s->options.min_partition_order = avctx->min_partition_order;
 378     }
 379     if (avctx->max_partition_order >= 0) {
 380         if (avctx->max_partition_order > MAX_PARTITION_ORDER) {
 381             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid max partition order: %d\n",
 382                    avctx->max_partition_order);
 383             return -1;
 384         }
 385         s->options.max_partition_order = avctx->max_partition_order;
 386     }
 387     if (s->options.max_partition_order < s->options.min_partition_order) {
 388         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid partition orders: min=%d max=%d\n",
 389                s->options.min_partition_order, s->options.max_partition_order);
 390         return -1;
 391     }
 392 #endif
 393
 394     if (avctx->frame_size > 0) {
 395         if (avctx->frame_size < FLAC_MIN_BLOCKSIZE ||
 396                 avctx->frame_size > FLAC_MAX_BLOCKSIZE) {
 397             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid block size: %d\n",
 398                    avctx->frame_size);
 399             return -1;
 400         }
 401     } else {
 402         s->avctx->frame_size = select_blocksize(s->samplerate, s->options.block_time_ms);
 403     }
 404     s->max_blocksize = s->avctx->frame_size;
 405
 406 #if FF_API_FLAC_GLOBAL_OPTS
 407     /* set LPC precision */
 408     if (avctx->lpc_coeff_precision > 0) {
 409         if (avctx->lpc_coeff_precision > MAX_LPC_PRECISION) {
 410             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid lpc coeff precision: %d\n",
 411                    avctx->lpc_coeff_precision);
 412             return -1;
 413         }
 414         s->options.lpc_coeff_precision = avctx->lpc_coeff_precision;
 415     }
 416 #endif
 417
 418     /* set maximum encoded frame size in verbatim mode */
 419     s->max_framesize = ff_flac_get_max_frame_size(s->avctx->frame_size,
 420                                                   s->channels, 16);
 421
 422     /* initialize MD5 context */
 423     s->md5ctx = av_malloc(av_md5_size);
 424     if (!s->md5ctx)
 425         return AVERROR(ENOMEM);
 426     av_md5_init(s->md5ctx);
 427
 428     streaminfo = av_malloc(FLAC_STREAMINFO_SIZE);
 429     if (!streaminfo)
 430         return AVERROR(ENOMEM);
 431     write_streaminfo(s, streaminfo);
 432     avctx->extradata = streaminfo;
 433     avctx->extradata_size = FLAC_STREAMINFO_SIZE;
 434
 435     s->frame_count   = 0;
 436     s->min_framesize = s->max_framesize;
 437
 438     avctx->coded_frame = avcodec_alloc_frame();
 439     if (!avctx->coded_frame)
 440         return AVERROR(ENOMEM);
 441
 442     ret = ff_lpc_init(&s->lpc_ctx, avctx->frame_size,
 443                       s->options.max_prediction_order, FF_LPC_TYPE_LEVINSON);
 444
 445     dprint_compression_options(s);
 446
 447     return ret;
 448 }
 449
 450
 451 static void init_frame(FlacEncodeContext *s)
 452 {
 453     int i, ch;
 454     FlacFrame *frame;
 455
 456     frame = &s->frame;
 457
 458     for (i = 0; i < 16; i++) {
 459         if (s->avctx->frame_size == ff_flac_blocksize_table[i]) {
 460             frame->blocksize  = ff_flac_blocksize_table[i];
 461             frame->bs_code[0] = i;
 462             frame->bs_code[1] = 0;
 463             break;
 464         }
 465     }
 466     if (i == 16) {
 467         frame->blocksize = s->avctx->frame_size;
 468         if (frame->blocksize <= 256) {
 469             frame->bs_code[0] = 6;
 470             frame->bs_code[1] = frame->blocksize-1;
 471         } else {
 472             frame->bs_code[0] = 7;
 473             frame->bs_code[1] = frame->blocksize-1;
 474         }
 475     }
 476
 477     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
 478         frame->subframes[ch].obits = 16;
 479
 480     frame->verbatim_only = 0;
 481 }
 482
 483
 484 /**
 485  * Copy channel-interleaved input samples into separate subframes.
 486  */
 487 static void copy_samples(FlacEncodeContext *s, const int16_t *samples)
 488 {
 489     int i, j, ch;
 490     FlacFrame *frame;
 491
 492     frame = &s->frame;
 493     for (i = 0, j = 0; i < frame->blocksize; i++)
 494         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++, j++)
 495             frame->subframes[ch].samples[i] = samples[j];
 496 }
 497
 498
 499 static int rice_count_exact(int32_t *res, int n, int k)
 500 {
 501     int i;
 502     int count = 0;
 503
 504     for (i = 0; i < n; i++) {
 505         int32_t v = -2 * res[i] - 1;
 506         v ^= v >> 31;
 507         count += (v >> k) + 1 + k;
 508     }
 509     return count;
 510 }
 511
 512
 513 static int subframe_count_exact(FlacEncodeContext *s, FlacSubframe *sub,
 514                                 int pred_order)
 515 {
 516     int p, porder, psize;
 517     int i, part_end;
 518     int count = 0;
 519
 520     /* subframe header */
 521     count += 8;
 522
 523     /* subframe */
 524     if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_CONSTANT) {
 525         count += sub->obits;
 526     } else if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_VERBATIM) {
 527         count += s->frame.blocksize * sub->obits;
 528     } else {
 529         /* warm-up samples */
 530         count += pred_order * sub->obits;
 531
 532         /* LPC coefficients */
 533         if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC)
 534             count += 4 + 5 + pred_order * s->options.lpc_coeff_precision;
 535
 536         /* rice-encoded block */
 537         count += 2;
 538
 539         /* partition order */
 540         porder = sub->rc.porder;
 541         psize  = s->frame.blocksize >> porder;
 542         count += 4;
 543
 544         /* residual */
 545         i        = pred_order;
 546         part_end = psize;
 547         for (p = 0; p < 1 << porder; p++) {
 548             int k = sub->rc.params[p];
 549             count += 4;
 550             count += rice_count_exact(&sub->residual[i], part_end - i, k);
 551             i = part_end;
 552             part_end = FFMIN(s->frame.blocksize, part_end + psize);
 553         }
 554     }
 555
 556     return count;
 557 }
 558
 559
 560 #define rice_encode_count(sum, n, k) (((n)*((k)+1))+((sum-(n>>1))>>(k)))
 561
 562 /**
 563  * Solve for d/dk(rice_encode_count) = n-((sum-(n>>1))>>(k+1)) = 0.
 564  */
 565 static int find_optimal_param(uint32_t sum, int n)
 566 {
 567     int k;
 568     uint32_t sum2;
 569
 570     if (sum <= n >> 1)
 571         return 0;
 572     sum2 = sum - (n >> 1);
 573     k    = av_log2(n < 256 ? FASTDIV(sum2, n) : sum2 / n);
 574     return FFMIN(k, MAX_RICE_PARAM);
 575 }
 576
 577
 578 static uint32_t calc_optimal_rice_params(RiceContext *rc, int porder,
 579                                          uint32_t *sums, int n, int pred_order)
 580 {
 581     int i;
 582     int k, cnt, part;
 583     uint32_t all_bits;
 584
 585     part     = (1 << porder);
 586     all_bits = 4 * part;
 587
 588     cnt = (n >> porder) - pred_order;
 589     for (i = 0; i < part; i++) {
 590         k = find_optimal_param(sums[i], cnt);
 591         rc->params[i] = k;
 592         all_bits += rice_encode_count(sums[i], cnt, k);
 593         cnt = n >> porder;
 594     }
 595
 596     rc->porder = porder;
 597
 598     return all_bits;
 599 }
 600
 601
 602 static void calc_sums(int pmin, int pmax, uint32_t *data, int n, int pred_order,
 603                       uint32_t sums[][MAX_PARTITIONS])
 604 {
 605     int i, j;
 606     int parts;
 607     uint32_t *res, *res_end;
 608
 609     /* sums for highest level */
 610     parts   = (1 << pmax);
 611     res     = &data[pred_order];
 612     res_end = &data[n >> pmax];
 613     for (i = 0; i < parts; i++) {
 614         uint32_t sum = 0;
 615         while (res < res_end)
 616             sum += *(res++);
 617         sums[pmax][i] = sum;
 618         res_end += n >> pmax;
 619     }
 620     /* sums for lower levels */
 621     for (i = pmax - 1; i >= pmin; i--) {
 622         parts = (1 << i);
 623         for (j = 0; j < parts; j++)
 624             sums[i][j] = sums[i+1][2*j] + sums[i+1][2*j+1];
 625     }
 626 }
 627
 628
 629 static uint32_t calc_rice_params(RiceContext *rc, int pmin, int pmax,
 630                                  int32_t *data, int n, int pred_order)
 631 {
 632     int i;
 633     uint32_t bits[MAX_PARTITION_ORDER+1];
 634     int opt_porder;
 635     RiceContext tmp_rc;
 636     uint32_t *udata;
 637     uint32_t sums[MAX_PARTITION_ORDER+1][MAX_PARTITIONS];
 638
 639     assert(pmin >= 0 && pmin <= MAX_PARTITION_ORDER);
 640     assert(pmax >= 0 && pmax <= MAX_PARTITION_ORDER);
 641     assert(pmin <= pmax);
 642
 643     udata = av_malloc(n * sizeof(uint32_t));
 644     for (i = 0; i < n; i++)
 645         udata[i] = (2*data[i]) ^ (data[i]>>31);
 646
 647     calc_sums(pmin, pmax, udata, n, pred_order, sums);
 648
 649     opt_porder = pmin;
 650     bits[pmin] = UINT32_MAX;
 651     for (i = pmin; i <= pmax; i++) {
 652         bits[i] = calc_optimal_rice_params(&tmp_rc, i, sums[i], n, pred_order);
 653         if (bits[i] <= bits[opt_porder]) {
 654             opt_porder = i;
 655             *rc = tmp_rc;
 656         }
 657     }
 658
 659     av_freep(&udata);
 660     return bits[opt_porder];
 661 }
 662
 663
 664 static int get_max_p_order(int max_porder, int n, int order)
 665 {
 666     int porder = FFMIN(max_porder, av_log2(n^(n-1)));
 667     if (order > 0)
 668         porder = FFMIN(porder, av_log2(n/order));
 669     return porder;
 670 }
 671
 672
 673 static uint32_t find_subframe_rice_params(FlacEncodeContext *s,
 674                                           FlacSubframe *sub, int pred_order)
 675 {
 676     int pmin = get_max_p_order(s->options.min_partition_order,
 677                                s->frame.blocksize, pred_order);
 678     int pmax = get_max_p_order(s->options.max_partition_order,
 679                                s->frame.blocksize, pred_order);
 680
 681     uint32_t bits = 8 + pred_order * sub->obits + 2 + 4;
 682     if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC)
 683         bits += 4 + 5 + pred_order * s->options.lpc_coeff_precision;
 684     bits += calc_rice_params(&sub->rc, pmin, pmax, sub->residual,
 685                              s->frame.blocksize, pred_order);
 686     return bits;
 687 }
 688
 689
 690 static void encode_residual_fixed(int32_t *res, const int32_t *smp, int n,
 691                                   int order)
 692 {
 693     int i;
 694
 695     for (i = 0; i < order; i++)
 696         res[i] = smp[i];
 697
 698     if (order == 0) {
 699         for (i = order; i < n; i++)
 700             res[i] = smp[i];
 701     } else if (order == 1) {
 702         for (i = order; i < n; i++)
 703             res[i] = smp[i] - smp[i-1];
 704     } else if (order == 2) {
 705         int a = smp[order-1] - smp[order-2];
 706         for (i = order; i < n; i += 2) {
 707             int b    = smp[i  ] - smp[i-1];
 708             res[i]   = b - a;
 709             a        = smp[i+1] - smp[i  ];
 710             res[i+1] = a - b;
 711         }
 712     } else if (order == 3) {
 713         int a = smp[order-1] -   smp[order-2];
 714         int c = smp[order-1] - 2*smp[order-2] + smp[order-3];
 715         for (i = order; i < n; i += 2) {
 716             int b    = smp[i  ] - smp[i-1];
 717             int d    = b - a;
 718             res[i]   = d - c;
 719             a        = smp[i+1] - smp[i  ];
 720             c        = a - b;
 721             res[i+1] = c - d;
 722         }
 723     } else {
 724         int a = smp[order-1] -   smp[order-2];
 725         int c = smp[order-1] - 2*smp[order-2] +   smp[order-3];
 726         int e = smp[order-1] - 3*smp[order-2] + 3*smp[order-3] - smp[order-4];
 727         for (i = order; i < n; i += 2) {
 728             int b    = smp[i  ] - smp[i-1];
 729             int d    = b - a;
 730             int f    = d - c;
 731             res[i  ] = f - e;
 732             a        = smp[i+1] - smp[i  ];
 733             c        = a - b;
 734             e        = c - d;
 735             res[i+1] = e - f;
 736         }
 737     }
 738 }
 739
 740
 741 #define LPC1(x) {\
 742     int c = coefs[(x)-1];\
 743     p0   += c * s;\
 744     s     = smp[i-(x)+1];\
 745     p1   += c * s;\
 746 }
 747
 748 static av_always_inline void encode_residual_lpc_unrolled(int32_t *res,
 749                                     const int32_t *smp, int n, int order,
 750                                     const int32_t *coefs, int shift, int big)
 751 {
 752     int i;
 753     for (i = order; i < n; i += 2) {
 754         int s  = smp[i-order];
 755         int p0 = 0, p1 = 0;
 756         if (big) {
 757             switch (order) {
 758             case 32: LPC1(32)
 759             case 31: LPC1(31)
 760             case 30: LPC1(30)
 761             case 29: LPC1(29)
 762             case 28: LPC1(28)
 763             case 27: LPC1(27)
 764             case 26: LPC1(26)
 765             case 25: LPC1(25)
 766             case 24: LPC1(24)
 767             case 23: LPC1(23)
 768             case 22: LPC1(22)
 769             case 21: LPC1(21)
 770             case 20: LPC1(20)
 771             case 19: LPC1(19)
 772             case 18: LPC1(18)
 773             case 17: LPC1(17)
 774             case 16: LPC1(16)
 775             case 15: LPC1(15)
 776             case 14: LPC1(14)
 777             case 13: LPC1(13)
 778             case 12: LPC1(12)
 779             case 11: LPC1(11)
 780             case 10: LPC1(10)
 781             case  9: LPC1( 9)
 782                      LPC1( 8)
 783                      LPC1( 7)
 784                      LPC1( 6)
 785                      LPC1( 5)
 786                      LPC1( 4)
 787                      LPC1( 3)
 788                      LPC1( 2)
 789                      LPC1( 1)
 790             }
 791         } else {
 792             switch (order) {
 793             case  8: LPC1( 8)
 794             case  7: LPC1( 7)
 795             case  6: LPC1( 6)
 796             case  5: LPC1( 5)
 797             case  4: LPC1( 4)
 798             case  3: LPC1( 3)
 799             case  2: LPC1( 2)
 800             case  1: LPC1( 1)
 801             }
 802         }
 803         res[i  ] = smp[i  ] - (p0 >> shift);
 804         res[i+1] = smp[i+1] - (p1 >> shift);
 805     }
 806 }
 807
 808
 809 static void encode_residual_lpc(int32_t *res, const int32_t *smp, int n,
 810                                 int order, const int32_t *coefs, int shift)
 811 {
 812     int i;
 813     for (i = 0; i < order; i++)
 814         res[i] = smp[i];
 815 #if CONFIG_SMALL
 816     for (i = order; i < n; i += 2) {
 817         int j;
 818         int s  = smp[i];
 819         int p0 = 0, p1 = 0;
 820         for (j = 0; j < order; j++) {
 821             int c = coefs[j];
 822             p1   += c * s;
 823             s     = smp[i-j-1];
 824             p0   += c * s;
 825         }
 826         res[i  ] = smp[i  ] - (p0 >> shift);
 827         res[i+1] = smp[i+1] - (p1 >> shift);
 828     }
 829 #else
 830     switch (order) {
 831     case  1: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 1, coefs, shift, 0); break;
 832     case  2: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 2, coefs, shift, 0); break;
 833     case  3: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 3, coefs, shift, 0); break;
 834     case  4: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 4, coefs, shift, 0); break;
 835     case  5: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 5, coefs, shift, 0); break;
 836     case  6: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 6, coefs, shift, 0); break;
 837     case  7: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 7, coefs, shift, 0); break;
 838     case  8: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, 8, coefs, shift, 0); break;
 839     default: encode_residual_lpc_unrolled(res, smp, n, order, coefs, shift, 1); break;
 840     }
 841 #endif
 842 }
 843
 844
 845 static int encode_residual_ch(FlacEncodeContext *s, int ch)
 846 {
 847     int i, n;
 848     int min_order, max_order, opt_order, omethod;
 849     FlacFrame *frame;
 850     FlacSubframe *sub;
 851     int32_t coefs[MAX_LPC_ORDER][MAX_LPC_ORDER];
 852     int shift[MAX_LPC_ORDER];
 853     int32_t *res, *smp;
 854
 855     frame = &s->frame;
 856     sub   = &frame->subframes[ch];
 857     res   = sub->residual;
 858     smp   = sub->samples;
 859     n     = frame->blocksize;
 860
 861     /* CONSTANT */
 862     for (i = 1; i < n; i++)
 863         if(smp[i] != smp[0])
 864             break;
 865     if (i == n) {
 866         sub->type = sub->type_code = FLAC_SUBFRAME_CONSTANT;
 867         res[0] = smp[0];
 868         return subframe_count_exact(s, sub, 0);
 869     }
 870
 871     /* VERBATIM */
 872     if (frame->verbatim_only || n < 5) {
 873         sub->type = sub->type_code = FLAC_SUBFRAME_VERBATIM;
 874         memcpy(res, smp, n * sizeof(int32_t));
 875         return subframe_count_exact(s, sub, 0);
 876     }
 877
 878     min_order  = s->options.min_prediction_order;
 879     max_order  = s->options.max_prediction_order;
 880     omethod    = s->options.prediction_order_method;
 881
 882     /* FIXED */
 883     sub->type = FLAC_SUBFRAME_FIXED;
 884     if (s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_NONE  ||
 885         s->options.lpc_type == FF_LPC_TYPE_FIXED || n <= max_order) {
 886         uint32_t bits[MAX_FIXED_ORDER+1];
 887         if (max_order > MAX_FIXED_ORDER)
 888             max_order = MAX_FIXED_ORDER;
 889         opt_order = 0;
 890         bits[0]   = UINT32_MAX;
 891         for (i = min_order; i <= max_order; i++) {
 892             encode_residual_fixed(res, smp, n, i);
 893             bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, i);
 894             if (bits[i] < bits[opt_order])
 895                 opt_order = i;
 896         }
 897         sub->order     = opt_order;
 898         sub->type_code = sub->type | sub->order;
 899         if (sub->order != max_order) {
 900             encode_residual_fixed(res, smp, n, sub->order);
 901             find_subframe_rice_params(s, sub, sub->order);
 902         }
 903         return subframe_count_exact(s, sub, sub->order);
 904     }
 905
 906     /* LPC */
 907     sub->type = FLAC_SUBFRAME_LPC;
 908     opt_order = ff_lpc_calc_coefs(&s->lpc_ctx, smp, n, min_order, max_order,
 909                                   s->options.lpc_coeff_precision, coefs, shift, s->options.lpc_type,
 910                                   s->options.lpc_passes, omethod,
 911                                   MAX_LPC_SHIFT, 0);
 912
 913     if (omethod == ORDER_METHOD_2LEVEL ||
 914         omethod == ORDER_METHOD_4LEVEL ||
 915         omethod == ORDER_METHOD_8LEVEL) {
 916         int levels = 1 << omethod;
 917         uint32_t bits[1 << ORDER_METHOD_8LEVEL];
 918         int order;
 919         int opt_index   = levels-1;
 920         opt_order       = max_order-1;
 921         bits[opt_index] = UINT32_MAX;
 922         for (i = levels-1; i >= 0; i--) {
 923             order = min_order + (((max_order-min_order+1) * (i+1)) / levels)-1;
 924             if (order < 0)
 925                 order = 0;
 926             encode_residual_lpc(res, smp, n, order+1, coefs[order], shift[order]);
 927             bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, order+1);
 928             if (bits[i] < bits[opt_index]) {
 929                 opt_index = i;
 930                 opt_order = order;
 931             }
 932         }
 933         opt_order++;
 934     } else if (omethod == ORDER_METHOD_SEARCH) {
 935         // brute-force optimal order search
 936         uint32_t bits[MAX_LPC_ORDER];
 937         opt_order = 0;
 938         bits[0]   = UINT32_MAX;
 939         for (i = min_order-1; i < max_order; i++) {
 940             encode_residual_lpc(res, smp, n, i+1, coefs[i], shift[i]);
 941             bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, i+1);
 942             if (bits[i] < bits[opt_order])
 943                 opt_order = i;
 944         }
 945         opt_order++;
 946     } else if (omethod == ORDER_METHOD_LOG) {
 947         uint32_t bits[MAX_LPC_ORDER];
 948         int step;
 949
 950         opt_order = min_order - 1 + (max_order-min_order)/3;
 951         memset(bits, -1, sizeof(bits));
 952
 953         for (step = 16; step; step >>= 1) {
 954             int last = opt_order;
 955             for (i = last-step; i <= last+step; i += step) {
 956                 if (i < min_order-1 || i >= max_order || bits[i] < UINT32_MAX)
 957                     continue;
 958                 encode_residual_lpc(res, smp, n, i+1, coefs[i], shift[i]);
 959                 bits[i] = find_subframe_rice_params(s, sub, i+1);
 960                 if (bits[i] < bits[opt_order])
 961                     opt_order = i;
 962             }
 963         }
 964         opt_order++;
 965     }
 966
 967     sub->order     = opt_order;
 968     sub->type_code = sub->type | (sub->order-1);
 969     sub->shift     = shift[sub->order-1];
 970     for (i = 0; i < sub->order; i++)
 971         sub->coefs[i] = coefs[sub->order-1][i];
 972
 973     encode_residual_lpc(res, smp, n, sub->order, sub->coefs, sub->shift);
 974
 975     find_subframe_rice_params(s, sub, sub->order);
 976
 977     return subframe_count_exact(s, sub, sub->order);
 978 }
 979
 980
 981 static int count_frame_header(FlacEncodeContext *s)
 982 {
 983     uint8_t av_unused tmp;
 984     int count;
 985
 986     /*
 987     <14> Sync code
 988     <1>  Reserved
 989     <1>  Blocking strategy
 990     <4>  Block size in inter-channel samples
 991     <4>  Sample rate
 992     <4>  Channel assignment
 993     <3>  Sample size in bits
 994     <1>  Reserved
 995     */
 996     count = 32;
 997
 998     /* coded frame number */
 999     PUT_UTF8(s->frame_count, tmp, count += 8;)
1000
1001     /* explicit block size */
1002     if (s->frame.bs_code[0] == 6)
1003         count += 8;
1004     else if (s->frame.bs_code[0] == 7)
1005         count += 16;
1006
1007     /* explicit sample rate */
1008     count += ((s->sr_code[0] == 12) + (s->sr_code[0] > 12)) * 8;
1009
1010     /* frame header CRC-8 */
1011     count += 8;
1012
1013     return count;
1014 }
1015
1016
1017 static int encode_frame(FlacEncodeContext *s)
1018 {
1019     int ch, count;
1020
1021     count = count_frame_header(s);
1022
1023     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++)
1024         count += encode_residual_ch(s, ch);
1025
1026     count += (8 - (count & 7)) & 7; // byte alignment
1027     count += 16;                    // CRC-16
1028
1029     return count >> 3;
1030 }
1031
1032
1033 static int estimate_stereo_mode(int32_t *left_ch, int32_t *right_ch, int n)
1034 {
1035     int i, best;
1036     int32_t lt, rt;
1037     uint64_t sum[4];
1038     uint64_t score[4];
1039     int k;
1040
1041     /* calculate sum of 2nd order residual for each channel */
1042     sum[0] = sum[1] = sum[2] = sum[3] = 0;
1043     for (i = 2; i < n; i++) {
1044         lt = left_ch[i]  - 2*left_ch[i-1]  + left_ch[i-2];
1045         rt = right_ch[i] - 2*right_ch[i-1] + right_ch[i-2];
1046         sum[2] += FFABS((lt + rt) >> 1);
1047         sum[3] += FFABS(lt - rt);
1048         sum[0] += FFABS(lt);
1049         sum[1] += FFABS(rt);
1050     }
1051     /* estimate bit counts */
1052     for (i = 0; i < 4; i++) {
1053         k      = find_optimal_param(2 * sum[i], n);
1054         sum[i] = rice_encode_count( 2 * sum[i], n, k);
1055     }
1056
1057     /* calculate score for each mode */
1058     score[0] = sum[0] + sum[1];
1059     score[1] = sum[0] + sum[3];
1060     score[2] = sum[1] + sum[3];
1061     score[3] = sum[2] + sum[3];
1062
1063     /* return mode with lowest score */
1064     best = 0;
1065     for (i = 1; i < 4; i++)
1066         if (score[i] < score[best])
1067             best = i;
1068     if (best == 0) {
1069         return FLAC_CHMODE_INDEPENDENT;
1070     } else if (best == 1) {
1071         return FLAC_CHMODE_LEFT_SIDE;
1072     } else if (best == 2) {
1073         return FLAC_CHMODE_RIGHT_SIDE;
1074     } else {
1075         return FLAC_CHMODE_MID_SIDE;
1076     }
1077 }
1078
1079
1080 /**
1081  * Perform stereo channel decorrelation.
1082  */
1083 static void channel_decorrelation(FlacEncodeContext *s)
1084 {
1085     FlacFrame *frame;
1086     int32_t *left, *right;
1087     int i, n;
1088
1089     frame = &s->frame;
1090     n     = frame->blocksize;
1091     left  = frame->subframes[0].samples;
1092     right = frame->subframes[1].samples;
1093
1094     if (s->channels != 2) {
1095         frame->ch_mode = FLAC_CHMODE_INDEPENDENT;
1096         return;
1097     }
1098
1099     frame->ch_mode = estimate_stereo_mode(left, right, n);
1100
1101     /* perform decorrelation and adjust bits-per-sample */
1102     if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_INDEPENDENT)
1103         return;
1104     if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_MID_SIDE) {
1105         int32_t tmp;
1106         for (i = 0; i < n; i++) {
1107             tmp      = left[i];
1108             left[i]  = (tmp + right[i]) >> 1;
1109             right[i] =  tmp - right[i];
1110         }
1111         frame->subframes[1].obits++;
1112     } else if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_LEFT_SIDE) {
1113         for (i = 0; i < n; i++)
1114             right[i] = left[i] - right[i];
1115         frame->subframes[1].obits++;
1116     } else {
1117         for (i = 0; i < n; i++)
1118             left[i] -= right[i];
1119         frame->subframes[0].obits++;
1120     }
1121 }
1122
1123
1124 static void write_utf8(PutBitContext *pb, uint32_t val)
1125 {
1126     uint8_t tmp;
1127     PUT_UTF8(val, tmp, put_bits(pb, 8, tmp);)
1128 }
1129
1130
1131 static void write_frame_header(FlacEncodeContext *s)
1132 {
1133     FlacFrame *frame;
1134     int crc;
1135
1136     frame = &s->frame;
1137
1138     put_bits(&s->pb, 16, 0xFFF8);
1139     put_bits(&s->pb, 4, frame->bs_code[0]);
1140     put_bits(&s->pb, 4, s->sr_code[0]);
1141
1142     if (frame->ch_mode == FLAC_CHMODE_INDEPENDENT)
1143         put_bits(&s->pb, 4, s->channels-1);
1144     else
1145         put_bits(&s->pb, 4, frame->ch_mode);
1146
1147     put_bits(&s->pb, 3, 4); /* bits-per-sample code */
1148     put_bits(&s->pb, 1, 0);
1149     write_utf8(&s->pb, s->frame_count);
1150
1151     if (frame->bs_code[0] == 6)
1152         put_bits(&s->pb, 8, frame->bs_code[1]);
1153     else if (frame->bs_code[0] == 7)
1154         put_bits(&s->pb, 16, frame->bs_code[1]);
1155
1156     if (s->sr_code[0] == 12)
1157         put_bits(&s->pb, 8, s->sr_code[1]);
1158     else if (s->sr_code[0] > 12)
1159         put_bits(&s->pb, 16, s->sr_code[1]);
1160
1161     flush_put_bits(&s->pb);
1162     crc = av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_8_ATM), 0, s->pb.buf,
1163                  put_bits_count(&s->pb) >> 3);
1164     put_bits(&s->pb, 8, crc);
1165 }
1166
1167
1168 static void write_subframes(FlacEncodeContext *s)
1169 {
1170     int ch;
1171
1172     for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1173         FlacSubframe *sub = &s->frame.subframes[ch];
1174         int i, p, porder, psize;
1175         int32_t *part_end;
1176         int32_t *res       =  sub->residual;
1177         int32_t *frame_end = &sub->residual[s->frame.blocksize];
1178
1179         /* subframe header */
1180         put_bits(&s->pb, 1, 0);
1181         put_bits(&s->pb, 6, sub->type_code);
1182         put_bits(&s->pb, 1, 0); /* no wasted bits */
1183
1184         /* subframe */
1185         if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_CONSTANT) {
1186             put_sbits(&s->pb, sub->obits, res[0]);
1187         } else if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_VERBATIM) {
1188             while (res < frame_end)
1189                 put_sbits(&s->pb, sub->obits, *res++);
1190         } else {
1191             /* warm-up samples */
1192             for (i = 0; i < sub->order; i++)
1193                 put_sbits(&s->pb, sub->obits, *res++);
1194
1195             /* LPC coefficients */
1196             if (sub->type == FLAC_SUBFRAME_LPC) {
1197                 int cbits = s->options.lpc_coeff_precision;
1198                 put_bits( &s->pb, 4, cbits-1);
1199                 put_sbits(&s->pb, 5, sub->shift);
1200                 for (i = 0; i < sub->order; i++)
1201                     put_sbits(&s->pb, cbits, sub->coefs[i]);
1202             }
1203
1204             /* rice-encoded block */
1205             put_bits(&s->pb, 2, 0);
1206
1207             /* partition order */
1208             porder  = sub->rc.porder;
1209             psize   = s->frame.blocksize >> porder;
1210             put_bits(&s->pb, 4, porder);
1211
1212             /* residual */
1213             part_end  = &sub->residual[psize];
1214             for (p = 0; p < 1 << porder; p++) {
1215                 int k = sub->rc.params[p];
1216                 put_bits(&s->pb, 4, k);
1217                 while (res < part_end)
1218                     set_sr_golomb_flac(&s->pb, *res++, k, INT32_MAX, 0);
1219                 part_end = FFMIN(frame_end, part_end + psize);
1220             }
1221         }
1222     }
1223 }
1224
1225
1226 static void write_frame_footer(FlacEncodeContext *s)
1227 {
1228     int crc;
1229     flush_put_bits(&s->pb);
1230     crc = av_bswap16(av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_16_ANSI), 0, s->pb.buf,
1231                             put_bits_count(&s->pb)>>3));
1232     put_bits(&s->pb, 16, crc);
1233     flush_put_bits(&s->pb);
1234 }
1235
1236
1237 static int write_frame(FlacEncodeContext *s, uint8_t *frame, int buf_size)
1238 {
1239     init_put_bits(&s->pb, frame, buf_size);
1240     write_frame_header(s);
1241     write_subframes(s);
1242     write_frame_footer(s);
1243     return put_bits_count(&s->pb) >> 3;
1244 }
1245
1246
1247 static void update_md5_sum(FlacEncodeContext *s, const int16_t *samples)
1248 {
1249 #if HAVE_BIGENDIAN
1250     int i;
1251     for (i = 0; i < s->frame.blocksize * s->channels; i++) {
1252         int16_t smp = av_le2ne16(samples[i]);
1253         av_md5_update(s->md5ctx, (uint8_t *)&smp, 2);
1254     }
1255 #else
1256     av_md5_update(s->md5ctx, (const uint8_t *)samples, s->frame.blocksize*s->channels*2);
1257 #endif
1258 }
1259
1260
1261 static int flac_encode_frame(AVCodecContext *avctx, uint8_t *frame,
1262                              int buf_size, void *data)
1263 {
1264     FlacEncodeContext *s;
1265     const int16_t *samples = data;
1266     int frame_bytes, out_bytes;
1267
1268     s = avctx->priv_data;
1269
1270     /* when the last block is reached, update the header in extradata */
1271     if (!data) {
1272         s->max_framesize = s->max_encoded_framesize;
1273         av_md5_final(s->md5ctx, s->md5sum);
1274         write_streaminfo(s, avctx->extradata);
1275         return 0;
1276     }
1277
1278     /* change max_framesize for small final frame */
1279     if (avctx->frame_size < s->frame.blocksize) {
1280         s->max_framesize = ff_flac_get_max_frame_size(avctx->frame_size,
1281                                                       s->channels, 16);
1282     }
1283
1284     init_frame(s);
1285
1286     copy_samples(s, samples);
1287
1288     channel_decorrelation(s);
1289
1290     frame_bytes = encode_frame(s);
1291
1292     /* fallback to verbatim mode if the compressed frame is larger than it
1293        would be if encoded uncompressed. */
1294     if (frame_bytes > s->max_framesize) {
1295         s->frame.verbatim_only = 1;
1296         frame_bytes = encode_frame(s);
1297     }
1298
1299     if (buf_size < frame_bytes) {
1300         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "output buffer too small\n");
1301         return 0;
1302     }
1303     out_bytes = write_frame(s, frame, buf_size);
1304
1305     s->frame_count++;
1306     avctx->coded_frame->pts = s->sample_count;
1307     s->sample_count += avctx->frame_size;
1308     update_md5_sum(s, samples);
1309     if (out_bytes > s->max_encoded_framesize)
1310         s->max_encoded_framesize = out_bytes;
1311     if (out_bytes < s->min_framesize)
1312         s->min_framesize = out_bytes;
1313
1314     return out_bytes;
1315 }
1316
1317
1318 static av_cold int flac_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1319 {
1320     if (avctx->priv_data) {
1321         FlacEncodeContext *s = avctx->priv_data;
1322         av_freep(&s->md5ctx);
1323         ff_lpc_end(&s->lpc_ctx);
1324     }
1325     av_freep(&avctx->extradata);
1326     avctx->extradata_size = 0;
1327     av_freep(&avctx->coded_frame);
1328     return 0;
1329 }
1330
1331 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM
1332 static const AVOption options[] = {
1333 { "lpc_coeff_precision", "LPC coefficient precision", offsetof(FlacEncodeContext, options.lpc_coeff_precision), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = 15 }, 0, MAX_LPC_PRECISION, FLAGS },
1334 { "lpc_type", "LPC algorithm", offsetof(FlacEncodeContext, options.lpc_type), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = FF_LPC_TYPE_DEFAULT }, FF_LPC_TYPE_DEFAULT, FF_LPC_TYPE_NB-1, FLAGS, "lpc_type" },
1335 { "none",     NULL, 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = FF_LPC_TYPE_NONE },     INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1336 { "fixed",    NULL, 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = FF_LPC_TYPE_FIXED },    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1337 { "levinson", NULL, 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = FF_LPC_TYPE_LEVINSON }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1338 { "cholesky", NULL, 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = FF_LPC_TYPE_CHOLESKY }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "lpc_type" },
1339 { "lpc_passes", "Number of passes to use for Cholesky factorization during LPC analysis", offsetof(FlacEncodeContext, options.lpc_passes),  FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = -1 }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS },
1340 { "min_partition_order",  NULL, offsetof(FlacEncodeContext, options.min_partition_order),  FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = -1 },      -1, MAX_PARTITION_ORDER, FLAGS },
1341 { "max_partition_order",  NULL, offsetof(FlacEncodeContext, options.max_partition_order),  FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = -1 },      -1, MAX_PARTITION_ORDER, FLAGS },
1342 { "prediction_order_method", "Search method for selecting prediction order", offsetof(FlacEncodeContext, options.prediction_order_method), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = -1 }, -1, ORDER_METHOD_LOG, FLAGS, "predm" },
1343 { "estimation", NULL, 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = ORDER_METHOD_EST },    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1344 { "2level",     NULL, 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = ORDER_METHOD_2LEVEL }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1345 { "4level",     NULL, 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = ORDER_METHOD_4LEVEL }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1346 { "8level",     NULL, 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = ORDER_METHOD_8LEVEL }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1347 { "search",     NULL, 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = ORDER_METHOD_SEARCH }, INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1348 { "log",        NULL, 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = ORDER_METHOD_LOG },    INT_MIN, INT_MAX, FLAGS, "predm" },
1349 { NULL },
1350 };
1351
1352 static const AVClass flac_encoder_class = {
1353     "FLAC encoder",
1354     av_default_item_name,
1355     options,
1356     LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1357 };
1358
1359 AVCodec ff_flac_encoder = {
1360     .name           = "flac",
1361     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1362     .id             = CODEC_ID_FLAC,
1363     .priv_data_size = sizeof(FlacEncodeContext),
1364     .init           = flac_encode_init,
1365     .encode         = flac_encode_frame,
1366     .close          = flac_encode_close,
1367     .capabilities = CODEC_CAP_SMALL_LAST_FRAME | CODEC_CAP_DELAY,
1368     .sample_fmts = (const enum AVSampleFormat[]){AV_SAMPLE_FMT_S16,AV_SAMPLE_FMT_NONE},
1369     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("FLAC (Free Lossless Audio Codec)"),
1370     .priv_class = &flac_encoder_class,
1371 };