avcodec/apedec: export bits_per_raw_sample
[ffmpeg.git] / libavcodec / apedec.c
1 /*
2  * Monkey's Audio lossless audio decoder
3  * Copyright (c) 2007 Benjamin Zores <ben@geexbox.org>
4  *  based upon libdemac from Dave Chapman.
5  *
6  * This file is part of FFmpeg.
7  *
8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
10  * License as published by the Free Software Foundation; either
11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16  * Lesser General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 #include <inttypes.h>
24
25 #include "libavutil/avassert.h"
26 #include "libavutil/channel_layout.h"
27 #include "libavutil/crc.h"
28 #include "libavutil/opt.h"
29 #include "lossless_audiodsp.h"
30 #include "avcodec.h"
31 #include "bswapdsp.h"
32 #include "bytestream.h"
33 #include "internal.h"
34 #include "get_bits.h"
35 #include "unary.h"
36
37 /**
38  * @file
39  * Monkey's Audio lossless audio decoder
40  */
41
42 #define MAX_CHANNELS        2
43 #define MAX_BYTESPERSAMPLE  3
44
45 #define APE_FRAMECODE_MONO_SILENCE    1
46 #define APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE  3
47 #define APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO   4
48
49 #define HISTORY_SIZE 512
50 #define PREDICTOR_ORDER 8
51 /** Total size of all predictor histories */
52 #define PREDICTOR_SIZE 50
53
54 #define YDELAYA (18 + PREDICTOR_ORDER*4)
55 #define YDELAYB (18 + PREDICTOR_ORDER*3)
56 #define XDELAYA (18 + PREDICTOR_ORDER*2)
57 #define XDELAYB (18 + PREDICTOR_ORDER)
58
59 #define YADAPTCOEFFSA 18
60 #define XADAPTCOEFFSA 14
61 #define YADAPTCOEFFSB 10
62 #define XADAPTCOEFFSB 5
63
64 /**
65  * Possible compression levels
66  * @{
67  */
68 enum APECompressionLevel {
69     COMPRESSION_LEVEL_FAST       = 1000,
70     COMPRESSION_LEVEL_NORMAL     = 2000,
71     COMPRESSION_LEVEL_HIGH       = 3000,
72     COMPRESSION_LEVEL_EXTRA_HIGH = 4000,
73     COMPRESSION_LEVEL_INSANE     = 5000
74 };
75 /** @} */
76
77 #define APE_FILTER_LEVELS 3
78
79 /** Filter orders depending on compression level */
80 static const uint16_t ape_filter_orders[5][APE_FILTER_LEVELS] = {
81     {  0,   0,    0 },
82     { 16,   0,    0 },
83     { 64,   0,    0 },
84     { 32, 256,    0 },
85     { 16, 256, 1280 }
86 };
87
88 /** Filter fraction bits depending on compression level */
89 static const uint8_t ape_filter_fracbits[5][APE_FILTER_LEVELS] = {
90     {  0,  0,  0 },
91     { 11,  0,  0 },
92     { 11,  0,  0 },
93     { 10, 13,  0 },
94     { 11, 13, 15 }
95 };
96
97
98 /** Filters applied to the decoded data */
99 typedef struct APEFilter {
100     int16_t *coeffs;        ///< actual coefficients used in filtering
101     int16_t *adaptcoeffs;   ///< adaptive filter coefficients used for correcting of actual filter coefficients
102     int16_t *historybuffer; ///< filter memory
103     int16_t *delay;         ///< filtered values
104
105     int avg;
106 } APEFilter;
107
108 typedef struct APERice {
109     uint32_t k;
110     uint32_t ksum;
111 } APERice;
112
113 typedef struct APERangecoder {
114     uint32_t low;           ///< low end of interval
115     uint32_t range;         ///< length of interval
116     uint32_t help;          ///< bytes_to_follow resp. intermediate value
117     unsigned int buffer;    ///< buffer for input/output
118 } APERangecoder;
119
120 /** Filter histories */
121 typedef struct APEPredictor {
122     int32_t *buf;
123
124     int32_t lastA[2];
125
126     int32_t filterA[2];
127     int32_t filterB[2];
128
129     uint32_t coeffsA[2][4];  ///< adaption coefficients
130     uint32_t coeffsB[2][5];  ///< adaption coefficients
131     int32_t historybuffer[HISTORY_SIZE + PREDICTOR_SIZE];
132
133     unsigned int sample_pos;
134 } APEPredictor;
135
136 typedef struct APEPredictor64 {
137     int64_t *buf;
138
139     int64_t lastA[2];
140
141     int64_t filterA[2];
142     int64_t filterB[2];
143
144     uint64_t coeffsA[2][4];  ///< adaption coefficients
145     uint64_t coeffsB[2][5];  ///< adaption coefficients
146     int64_t historybuffer[HISTORY_SIZE + PREDICTOR_SIZE];
147
148     unsigned int sample_pos;
149 } APEPredictor64;
150
151 /** Decoder context */
152 typedef struct APEContext {
153     AVClass *class;                          ///< class for AVOptions
154     AVCodecContext *avctx;
155     BswapDSPContext bdsp;
156     LLAudDSPContext adsp;
157     int channels;
158     int samples;                             ///< samples left to decode in current frame
159     int bps;
160
161     int fileversion;                         ///< codec version, very important in decoding process
162     int compression_level;                   ///< compression levels
163     int fset;                                ///< which filter set to use (calculated from compression level)
164     int flags;                               ///< global decoder flags
165
166     uint32_t CRC;                            ///< signalled frame CRC
167     uint32_t CRC_state;                      ///< accumulated CRC
168     int frameflags;                          ///< frame flags
169     APEPredictor predictor;                  ///< predictor used for final reconstruction
170     APEPredictor64 predictor64;              ///< 64bit predictor used for final reconstruction
171
172     int32_t *decoded_buffer;
173     int decoded_size;
174     int32_t *decoded[MAX_CHANNELS];          ///< decoded data for each channel
175     int blocks_per_loop;                     ///< maximum number of samples to decode for each call
176
177     int16_t* filterbuf[APE_FILTER_LEVELS];   ///< filter memory
178
179     APERangecoder rc;                        ///< rangecoder used to decode actual values
180     APERice riceX;                           ///< rice code parameters for the second channel
181     APERice riceY;                           ///< rice code parameters for the first channel
182     APEFilter filters[APE_FILTER_LEVELS][2]; ///< filters used for reconstruction
183     GetBitContext gb;
184
185     uint8_t *data;                           ///< current frame data
186     uint8_t *data_end;                       ///< frame data end
187     int data_size;                           ///< frame data allocated size
188     const uint8_t *ptr;                      ///< current position in frame data
189
190     int error;
191
192     void (*entropy_decode_mono)(struct APEContext *ctx, int blockstodecode);
193     void (*entropy_decode_stereo)(struct APEContext *ctx, int blockstodecode);
194     void (*predictor_decode_mono)(struct APEContext *ctx, int count);
195     void (*predictor_decode_stereo)(struct APEContext *ctx, int count);
196 } APEContext;
197
198 static void ape_apply_filters(APEContext *ctx, int32_t *decoded0,
199                               int32_t *decoded1, int count);
200
201 static void entropy_decode_mono_0000(APEContext *ctx, int blockstodecode);
202 static void entropy_decode_stereo_0000(APEContext *ctx, int blockstodecode);
203 static void entropy_decode_mono_3860(APEContext *ctx, int blockstodecode);
204 static void entropy_decode_stereo_3860(APEContext *ctx, int blockstodecode);
205 static void entropy_decode_mono_3900(APEContext *ctx, int blockstodecode);
206 static void entropy_decode_stereo_3900(APEContext *ctx, int blockstodecode);
207 static void entropy_decode_stereo_3930(APEContext *ctx, int blockstodecode);
208 static void entropy_decode_mono_3990(APEContext *ctx, int blockstodecode);
209 static void entropy_decode_stereo_3990(APEContext *ctx, int blockstodecode);
210
211 static void predictor_decode_mono_3800(APEContext *ctx, int count);
212 static void predictor_decode_stereo_3800(APEContext *ctx, int count);
213 static void predictor_decode_mono_3930(APEContext *ctx, int count);
214 static void predictor_decode_stereo_3930(APEContext *ctx, int count);
215 static void predictor_decode_mono_3950(APEContext *ctx, int count);
216 static void predictor_decode_stereo_3950(APEContext *ctx, int count);
217
218 static av_cold int ape_decode_close(AVCodecContext *avctx)
219 {
220     APEContext *s = avctx->priv_data;
221     int i;
222
223     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++)
224         av_freep(&s->filterbuf[i]);
225
226     av_freep(&s->decoded_buffer);
227     av_freep(&s->data);
228     s->decoded_size = s->data_size = 0;
229
230     return 0;
231 }
232
233 static av_cold int ape_decode_init(AVCodecContext *avctx)
234 {
235     APEContext *s = avctx->priv_data;
236     int i;
237
238     if (avctx->extradata_size != 6) {
239         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect extradata\n");
240         return AVERROR(EINVAL);
241     }
242     if (avctx->channels > 2) {
243         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo is supported\n");
244         return AVERROR(EINVAL);
245     }
246     avctx->bits_per_raw_sample =
247     s->bps = avctx->bits_per_coded_sample;
248     switch (s->bps) {
249     case 8:
250         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_U8P;
251         break;
252     case 16:
253         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16P;
254         break;
255     case 24:
256         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32P;
257         break;
258     default:
259         avpriv_request_sample(avctx,
260                               "%d bits per coded sample", s->bps);
261         return AVERROR_PATCHWELCOME;
262     }
263     s->avctx             = avctx;
264     s->channels          = avctx->channels;
265     s->fileversion       = AV_RL16(avctx->extradata);
266     s->compression_level = AV_RL16(avctx->extradata + 2);
267     s->flags             = AV_RL16(avctx->extradata + 4);
268
269     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Compression Level: %d - Flags: %d\n",
270            s->compression_level, s->flags);
271     if (s->compression_level % 1000 || s->compression_level > COMPRESSION_LEVEL_INSANE ||
272         !s->compression_level ||
273         (s->fileversion < 3930 && s->compression_level == COMPRESSION_LEVEL_INSANE)) {
274         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect compression level %d\n",
275                s->compression_level);
276         return AVERROR_INVALIDDATA;
277     }
278     s->fset = s->compression_level / 1000 - 1;
279     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
280         if (!ape_filter_orders[s->fset][i])
281             break;
282         if (!(s->filterbuf[i] = av_malloc((ape_filter_orders[s->fset][i] * 3 + HISTORY_SIZE) * 4)))
283             return AVERROR(ENOMEM);
284     }
285
286     if (s->fileversion < 3860) {
287         s->entropy_decode_mono   = entropy_decode_mono_0000;
288         s->entropy_decode_stereo = entropy_decode_stereo_0000;
289     } else if (s->fileversion < 3900) {
290         s->entropy_decode_mono   = entropy_decode_mono_3860;
291         s->entropy_decode_stereo = entropy_decode_stereo_3860;
292     } else if (s->fileversion < 3930) {
293         s->entropy_decode_mono   = entropy_decode_mono_3900;
294         s->entropy_decode_stereo = entropy_decode_stereo_3900;
295     } else if (s->fileversion < 3990) {
296         s->entropy_decode_mono   = entropy_decode_mono_3900;
297         s->entropy_decode_stereo = entropy_decode_stereo_3930;
298     } else {
299         s->entropy_decode_mono   = entropy_decode_mono_3990;
300         s->entropy_decode_stereo = entropy_decode_stereo_3990;
301     }
302
303     if (s->fileversion < 3930) {
304         s->predictor_decode_mono   = predictor_decode_mono_3800;
305         s->predictor_decode_stereo = predictor_decode_stereo_3800;
306     } else if (s->fileversion < 3950) {
307         s->predictor_decode_mono   = predictor_decode_mono_3930;
308         s->predictor_decode_stereo = predictor_decode_stereo_3930;
309     } else {
310         s->predictor_decode_mono   = predictor_decode_mono_3950;
311         s->predictor_decode_stereo = predictor_decode_stereo_3950;
312     }
313
314     ff_bswapdsp_init(&s->bdsp);
315     ff_llauddsp_init(&s->adsp);
316     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? AV_CH_LAYOUT_STEREO : AV_CH_LAYOUT_MONO;
317
318     return 0;
319 }
320
321 /**
322  * @name APE range decoding functions
323  * @{
324  */
325
326 #define CODE_BITS    32
327 #define TOP_VALUE    ((unsigned int)1 << (CODE_BITS-1))
328 #define SHIFT_BITS   (CODE_BITS - 9)
329 #define EXTRA_BITS   ((CODE_BITS-2) % 8 + 1)
330 #define BOTTOM_VALUE (TOP_VALUE >> 8)
331
332 /** Start the decoder */
333 static inline void range_start_decoding(APEContext *ctx)
334 {
335     ctx->rc.buffer = bytestream_get_byte(&ctx->ptr);
336     ctx->rc.low    = ctx->rc.buffer >> (8 - EXTRA_BITS);
337     ctx->rc.range  = (uint32_t) 1 << EXTRA_BITS;
338 }
339
340 /** Perform normalization */
341 static inline void range_dec_normalize(APEContext *ctx)
342 {
343     while (ctx->rc.range <= BOTTOM_VALUE) {
344         ctx->rc.buffer <<= 8;
345         if(ctx->ptr < ctx->data_end) {
346             ctx->rc.buffer += *ctx->ptr;
347             ctx->ptr++;
348         } else {
349             ctx->error = 1;
350         }
351         ctx->rc.low    = (ctx->rc.low << 8)    | ((ctx->rc.buffer >> 1) & 0xFF);
352         ctx->rc.range  <<= 8;
353     }
354 }
355
356 /**
357  * Calculate cumulative frequency for next symbol. Does NO update!
358  * @param ctx decoder context
359  * @param tot_f is the total frequency or (code_value)1<<shift
360  * @return the cumulative frequency
361  */
362 static inline int range_decode_culfreq(APEContext *ctx, int tot_f)
363 {
364     range_dec_normalize(ctx);
365     ctx->rc.help = ctx->rc.range / tot_f;
366     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
367 }
368
369 /**
370  * Decode value with given size in bits
371  * @param ctx decoder context
372  * @param shift number of bits to decode
373  */
374 static inline int range_decode_culshift(APEContext *ctx, int shift)
375 {
376     range_dec_normalize(ctx);
377     ctx->rc.help = ctx->rc.range >> shift;
378     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
379 }
380
381
382 /**
383  * Update decoding state
384  * @param ctx decoder context
385  * @param sy_f the interval length (frequency of the symbol)
386  * @param lt_f the lower end (frequency sum of < symbols)
387  */
388 static inline void range_decode_update(APEContext *ctx, int sy_f, int lt_f)
389 {
390     ctx->rc.low  -= ctx->rc.help * lt_f;
391     ctx->rc.range = ctx->rc.help * sy_f;
392 }
393
394 /** Decode n bits (n <= 16) without modelling */
395 static inline int range_decode_bits(APEContext *ctx, int n)
396 {
397     int sym = range_decode_culshift(ctx, n);
398     range_decode_update(ctx, 1, sym);
399     return sym;
400 }
401
402
403 #define MODEL_ELEMENTS 64
404
405 /**
406  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.97
407  */
408 static const uint16_t counts_3970[22] = {
409         0, 14824, 28224, 39348, 47855, 53994, 58171, 60926,
410     62682, 63786, 64463, 64878, 65126, 65276, 65365, 65419,
411     65450, 65469, 65480, 65487, 65491, 65493,
412 };
413
414 /**
415  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.97
416  */
417 static const uint16_t counts_diff_3970[21] = {
418     14824, 13400, 11124, 8507, 6139, 4177, 2755, 1756,
419     1104, 677, 415, 248, 150, 89, 54, 31,
420     19, 11, 7, 4, 2,
421 };
422
423 /**
424  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.98
425  */
426 static const uint16_t counts_3980[22] = {
427         0, 19578, 36160, 48417, 56323, 60899, 63265, 64435,
428     64971, 65232, 65351, 65416, 65447, 65466, 65476, 65482,
429     65485, 65488, 65490, 65491, 65492, 65493,
430 };
431
432 /**
433  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.98
434  */
435 static const uint16_t counts_diff_3980[21] = {
436     19578, 16582, 12257, 7906, 4576, 2366, 1170, 536,
437     261, 119, 65, 31, 19, 10, 6, 3,
438     3, 2, 1, 1, 1,
439 };
440
441 /**
442  * Decode symbol
443  * @param ctx decoder context
444  * @param counts probability range start position
445  * @param counts_diff probability range widths
446  */
447 static inline int range_get_symbol(APEContext *ctx,
448                                    const uint16_t counts[],
449                                    const uint16_t counts_diff[])
450 {
451     int symbol, cf;
452
453     cf = range_decode_culshift(ctx, 16);
454
455     if(cf > 65492){
456         symbol= cf - 65535 + 63;
457         range_decode_update(ctx, 1, cf);
458         if(cf > 65535)
459             ctx->error=1;
460         return symbol;
461     }
462     /* figure out the symbol inefficiently; a binary search would be much better */
463     for (symbol = 0; counts[symbol + 1] <= cf; symbol++);
464
465     range_decode_update(ctx, counts_diff[symbol], counts[symbol]);
466
467     return symbol;
468 }
469 /** @} */ // group rangecoder
470
471 static inline void update_rice(APERice *rice, unsigned int x)
472 {
473     int lim = rice->k ? (1 << (rice->k + 4)) : 0;
474     rice->ksum += ((x + 1) / 2) - ((rice->ksum + 16) >> 5);
475
476     if (rice->ksum < lim)
477         rice->k--;
478     else if (rice->ksum >= (1 << (rice->k + 5)) && rice->k < 24)
479         rice->k++;
480 }
481
482 static inline int get_rice_ook(GetBitContext *gb, int k)
483 {
484     unsigned int x;
485
486     x = get_unary(gb, 1, get_bits_left(gb));
487
488     if (k)
489         x = (x << k) | get_bits(gb, k);
490
491     return x;
492 }
493
494 static inline int ape_decode_value_3860(APEContext *ctx, GetBitContext *gb,
495                                         APERice *rice)
496 {
497     unsigned int x, overflow;
498
499     overflow = get_unary(gb, 1, get_bits_left(gb));
500
501     if (ctx->fileversion > 3880) {
502         while (overflow >= 16) {
503             overflow -= 16;
504             rice->k  += 4;
505         }
506     }
507
508     if (!rice->k)
509         x = overflow;
510     else if(rice->k <= MIN_CACHE_BITS) {
511         x = (overflow << rice->k) + get_bits(gb, rice->k);
512     } else {
513         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bits: %"PRIu32"\n", rice->k);
514         ctx->error = 1;
515         return AVERROR_INVALIDDATA;
516     }
517     rice->ksum += x - (rice->ksum + 8 >> 4);
518     if (rice->ksum < (rice->k ? 1 << (rice->k + 4) : 0))
519         rice->k--;
520     else if (rice->ksum >= (1 << (rice->k + 5)) && rice->k < 24)
521         rice->k++;
522
523     /* Convert to signed */
524     return ((x >> 1) ^ ((x & 1) - 1)) + 1;
525 }
526
527 static inline int ape_decode_value_3900(APEContext *ctx, APERice *rice)
528 {
529     unsigned int x, overflow;
530     int tmpk;
531
532     overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3970, counts_diff_3970);
533
534     if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
535         tmpk = range_decode_bits(ctx, 5);
536         overflow = 0;
537     } else
538         tmpk = (rice->k < 1) ? 0 : rice->k - 1;
539
540     if (tmpk <= 16 || ctx->fileversion < 3910) {
541         if (tmpk > 23) {
542             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bits: %d\n", tmpk);
543             return AVERROR_INVALIDDATA;
544         }
545         x = range_decode_bits(ctx, tmpk);
546     } else if (tmpk <= 31) {
547         x = range_decode_bits(ctx, 16);
548         x |= (range_decode_bits(ctx, tmpk - 16) << 16);
549     } else {
550         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bits: %d\n", tmpk);
551         return AVERROR_INVALIDDATA;
552     }
553     x += overflow << tmpk;
554
555     update_rice(rice, x);
556
557     /* Convert to signed */
558     return ((x >> 1) ^ ((x & 1) - 1)) + 1;
559 }
560
561 static inline int ape_decode_value_3990(APEContext *ctx, APERice *rice)
562 {
563     unsigned int x, overflow, pivot;
564     int base;
565
566     pivot = FFMAX(rice->ksum >> 5, 1);
567
568     overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3980, counts_diff_3980);
569
570     if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
571         overflow  = (unsigned)range_decode_bits(ctx, 16) << 16;
572         overflow |= range_decode_bits(ctx, 16);
573     }
574
575     if (pivot < 0x10000) {
576         base = range_decode_culfreq(ctx, pivot);
577         range_decode_update(ctx, 1, base);
578     } else {
579         int base_hi = pivot, base_lo;
580         int bbits = 0;
581
582         while (base_hi & ~0xFFFF) {
583             base_hi >>= 1;
584             bbits++;
585         }
586         base_hi = range_decode_culfreq(ctx, base_hi + 1);
587         range_decode_update(ctx, 1, base_hi);
588         base_lo = range_decode_culfreq(ctx, 1 << bbits);
589         range_decode_update(ctx, 1, base_lo);
590
591         base = (base_hi << bbits) + base_lo;
592     }
593
594     x = base + overflow * pivot;
595
596     update_rice(rice, x);
597
598     /* Convert to signed */
599     return ((x >> 1) ^ ((x & 1) - 1)) + 1;
600 }
601
602 static int get_k(int ksum)
603 {
604     return av_log2(ksum) + !!ksum;
605 }
606
607 static void decode_array_0000(APEContext *ctx, GetBitContext *gb,
608                               int32_t *out, APERice *rice, int blockstodecode)
609 {
610     int i;
611     unsigned ksummax, ksummin;
612
613     rice->ksum = 0;
614     for (i = 0; i < FFMIN(blockstodecode, 5); i++) {
615         out[i] = get_rice_ook(&ctx->gb, 10);
616         rice->ksum += out[i];
617     }
618
619     if (blockstodecode <= 5)
620         goto end;
621
622     rice->k = get_k(rice->ksum / 10);
623     if (rice->k >= 24)
624         return;
625     for (; i < FFMIN(blockstodecode, 64); i++) {
626         out[i] = get_rice_ook(&ctx->gb, rice->k);
627         rice->ksum += out[i];
628         rice->k = get_k(rice->ksum / ((i + 1) * 2));
629         if (rice->k >= 24)
630             return;
631     }
632
633     if (blockstodecode <= 64)
634         goto end;
635
636     rice->k = get_k(rice->ksum >> 7);
637     ksummax = 1 << rice->k + 7;
638     ksummin = rice->k ? (1 << rice->k + 6) : 0;
639     for (; i < blockstodecode; i++) {
640         if (get_bits_left(&ctx->gb) < 1) {
641             ctx->error = 1;
642             return;
643         }
644         out[i] = get_rice_ook(&ctx->gb, rice->k);
645         rice->ksum += out[i] - (unsigned)out[i - 64];
646         while (rice->ksum < ksummin) {
647             rice->k--;
648             ksummin = rice->k ? ksummin >> 1 : 0;
649             ksummax >>= 1;
650         }
651         while (rice->ksum >= ksummax) {
652             rice->k++;
653             if (rice->k > 24)
654                 return;
655             ksummax <<= 1;
656             ksummin = ksummin ? ksummin << 1 : 128;
657         }
658     }
659
660 end:
661     for (i = 0; i < blockstodecode; i++)
662         out[i] = ((out[i] >> 1) ^ ((out[i] & 1) - 1)) + 1;
663 }
664
665 static void entropy_decode_mono_0000(APEContext *ctx, int blockstodecode)
666 {
667     decode_array_0000(ctx, &ctx->gb, ctx->decoded[0], &ctx->riceY,
668                       blockstodecode);
669 }
670
671 static void entropy_decode_stereo_0000(APEContext *ctx, int blockstodecode)
672 {
673     decode_array_0000(ctx, &ctx->gb, ctx->decoded[0], &ctx->riceY,
674                       blockstodecode);
675     decode_array_0000(ctx, &ctx->gb, ctx->decoded[1], &ctx->riceX,
676                       blockstodecode);
677 }
678
679 static void entropy_decode_mono_3860(APEContext *ctx, int blockstodecode)
680 {
681     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
682
683     while (blockstodecode--)
684         *decoded0++ = ape_decode_value_3860(ctx, &ctx->gb, &ctx->riceY);
685 }
686
687 static void entropy_decode_stereo_3860(APEContext *ctx, int blockstodecode)
688 {
689     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
690     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
691     int blocks = blockstodecode;
692
693     while (blockstodecode--)
694         *decoded0++ = ape_decode_value_3860(ctx, &ctx->gb, &ctx->riceY);
695     while (blocks--)
696         *decoded1++ = ape_decode_value_3860(ctx, &ctx->gb, &ctx->riceX);
697 }
698
699 static void entropy_decode_mono_3900(APEContext *ctx, int blockstodecode)
700 {
701     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
702
703     while (blockstodecode--)
704         *decoded0++ = ape_decode_value_3900(ctx, &ctx->riceY);
705 }
706
707 static void entropy_decode_stereo_3900(APEContext *ctx, int blockstodecode)
708 {
709     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
710     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
711     int blocks = blockstodecode;
712
713     while (blockstodecode--)
714         *decoded0++ = ape_decode_value_3900(ctx, &ctx->riceY);
715     range_dec_normalize(ctx);
716     // because of some implementation peculiarities we need to backpedal here
717     ctx->ptr -= 1;
718     range_start_decoding(ctx);
719     while (blocks--)
720         *decoded1++ = ape_decode_value_3900(ctx, &ctx->riceX);
721 }
722
723 static void entropy_decode_stereo_3930(APEContext *ctx, int blockstodecode)
724 {
725     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
726     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
727
728     while (blockstodecode--) {
729         *decoded0++ = ape_decode_value_3900(ctx, &ctx->riceY);
730         *decoded1++ = ape_decode_value_3900(ctx, &ctx->riceX);
731     }
732 }
733
734 static void entropy_decode_mono_3990(APEContext *ctx, int blockstodecode)
735 {
736     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
737
738     while (blockstodecode--)
739         *decoded0++ = ape_decode_value_3990(ctx, &ctx->riceY);
740 }
741
742 static void entropy_decode_stereo_3990(APEContext *ctx, int blockstodecode)
743 {
744     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
745     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
746
747     while (blockstodecode--) {
748         *decoded0++ = ape_decode_value_3990(ctx, &ctx->riceY);
749         *decoded1++ = ape_decode_value_3990(ctx, &ctx->riceX);
750     }
751 }
752
753 static int init_entropy_decoder(APEContext *ctx)
754 {
755     /* Read the CRC */
756     if (ctx->fileversion >= 3900) {
757         if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
758             return AVERROR_INVALIDDATA;
759         ctx->CRC = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
760     } else {
761         ctx->CRC = get_bits_long(&ctx->gb, 32);
762     }
763
764     /* Read the frame flags if they exist */
765     ctx->frameflags = 0;
766     ctx->CRC_state = UINT32_MAX;
767     if ((ctx->fileversion > 3820) && (ctx->CRC & 0x80000000)) {
768         ctx->CRC &= ~0x80000000;
769
770         if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
771             return AVERROR_INVALIDDATA;
772         ctx->frameflags = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
773     }
774
775     /* Initialize the rice structs */
776     ctx->riceX.k = 10;
777     ctx->riceX.ksum = (1 << ctx->riceX.k) * 16;
778     ctx->riceY.k = 10;
779     ctx->riceY.ksum = (1 << ctx->riceY.k) * 16;
780
781     if (ctx->fileversion >= 3900) {
782         /* The first 8 bits of input are ignored. */
783         ctx->ptr++;
784
785         range_start_decoding(ctx);
786     }
787
788     return 0;
789 }
790
791 static const int32_t initial_coeffs_fast_3320[1] = {
792     375,
793 };
794
795 static const int32_t initial_coeffs_a_3800[3] = {
796     64, 115, 64,
797 };
798
799 static const int32_t initial_coeffs_b_3800[2] = {
800     740, 0
801 };
802
803 static const int32_t initial_coeffs_3930[4] = {
804     360, 317, -109, 98
805 };
806
807 static const int64_t initial_coeffs_3930_64bit[4] = {
808     360, 317, -109, 98
809 };
810
811 static void init_predictor_decoder(APEContext *ctx)
812 {
813     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
814     APEPredictor64 *p64 = &ctx->predictor64;
815
816     /* Zero the history buffers */
817     memset(p->historybuffer, 0, PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
818     memset(p64->historybuffer, 0, PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p64->historybuffer));
819     p->buf = p->historybuffer;
820     p64->buf = p64->historybuffer;
821
822     /* Initialize and zero the coefficients */
823     if (ctx->fileversion < 3930) {
824         if (ctx->compression_level == COMPRESSION_LEVEL_FAST) {
825             memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs_fast_3320,
826                    sizeof(initial_coeffs_fast_3320));
827             memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs_fast_3320,
828                    sizeof(initial_coeffs_fast_3320));
829         } else {
830             memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs_a_3800,
831                    sizeof(initial_coeffs_a_3800));
832             memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs_a_3800,
833                    sizeof(initial_coeffs_a_3800));
834         }
835     } else {
836         memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs_3930, sizeof(initial_coeffs_3930));
837         memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs_3930, sizeof(initial_coeffs_3930));
838         memcpy(p64->coeffsA[0], initial_coeffs_3930_64bit, sizeof(initial_coeffs_3930_64bit));
839         memcpy(p64->coeffsA[1], initial_coeffs_3930_64bit, sizeof(initial_coeffs_3930_64bit));
840     }
841     memset(p->coeffsB, 0, sizeof(p->coeffsB));
842     memset(p64->coeffsB, 0, sizeof(p64->coeffsB));
843     if (ctx->fileversion < 3930) {
844         memcpy(p->coeffsB[0], initial_coeffs_b_3800,
845                sizeof(initial_coeffs_b_3800));
846         memcpy(p->coeffsB[1], initial_coeffs_b_3800,
847                sizeof(initial_coeffs_b_3800));
848     }
849
850     p->filterA[0] = p->filterA[1] = 0;
851     p->filterB[0] = p->filterB[1] = 0;
852     p->lastA[0]   = p->lastA[1]   = 0;
853
854     p64->filterA[0] = p64->filterA[1] = 0;
855     p64->filterB[0] = p64->filterB[1] = 0;
856     p64->lastA[0]   = p64->lastA[1]   = 0;
857
858     p->sample_pos = 0;
859
860     p64->sample_pos = 0;
861 }
862
863 /** Get inverse sign of integer (-1 for positive, 1 for negative and 0 for zero) */
864 static inline int APESIGN(int32_t x) {
865     return (x < 0) - (x > 0);
866 }
867
868 static av_always_inline int filter_fast_3320(APEPredictor *p,
869                                              const int decoded, const int filter,
870                                              const int delayA)
871 {
872     int32_t predictionA;
873
874     p->buf[delayA] = p->lastA[filter];
875     if (p->sample_pos < 3) {
876         p->lastA[filter]   = decoded;
877         p->filterA[filter] = decoded;
878         return decoded;
879     }
880
881     predictionA = p->buf[delayA] * 2U - p->buf[delayA - 1];
882     p->lastA[filter] = decoded + ((int32_t)(predictionA  * p->coeffsA[filter][0]) >> 9);
883
884     if ((decoded ^ predictionA) > 0)
885         p->coeffsA[filter][0]++;
886     else
887         p->coeffsA[filter][0]--;
888
889     p->filterA[filter] += (unsigned)p->lastA[filter];
890
891     return p->filterA[filter];
892 }
893
894 static av_always_inline int filter_3800(APEPredictor *p,
895                                         const unsigned decoded, const int filter,
896                                         const int delayA,  const int delayB,
897                                         const int start,   const int shift)
898 {
899     int32_t predictionA, predictionB, sign;
900     int32_t d0, d1, d2, d3, d4;
901
902     p->buf[delayA] = p->lastA[filter];
903     p->buf[delayB] = p->filterB[filter];
904     if (p->sample_pos < start) {
905         predictionA = decoded + p->filterA[filter];
906         p->lastA[filter]   = decoded;
907         p->filterB[filter] = decoded;
908         p->filterA[filter] = predictionA;
909         return predictionA;
910     }
911     d2 =  p->buf[delayA];
912     d1 = (p->buf[delayA] - p->buf[delayA - 1]) * 2U;
913     d0 =  p->buf[delayA] + ((p->buf[delayA - 2] - p->buf[delayA - 1]) * 8U);
914     d3 =  p->buf[delayB] * 2U - p->buf[delayB - 1];
915     d4 =  p->buf[delayB];
916
917     predictionA = d0 * p->coeffsA[filter][0] +
918                   d1 * p->coeffsA[filter][1] +
919                   d2 * p->coeffsA[filter][2];
920
921     sign = APESIGN(decoded);
922     p->coeffsA[filter][0] += (((d0 >> 30) & 2) - 1) * sign;
923     p->coeffsA[filter][1] += (((d1 >> 28) & 8) - 4) * sign;
924     p->coeffsA[filter][2] += (((d2 >> 28) & 8) - 4) * sign;
925
926     predictionB = d3 * p->coeffsB[filter][0] -
927                   d4 * p->coeffsB[filter][1];
928     p->lastA[filter] = decoded + (predictionA >> 11);
929     sign = APESIGN(p->lastA[filter]);
930     p->coeffsB[filter][0] += (((d3 >> 29) & 4) - 2) * sign;
931     p->coeffsB[filter][1] -= (((d4 >> 30) & 2) - 1) * sign;
932
933     p->filterB[filter] = p->lastA[filter] + (predictionB >> shift);
934     p->filterA[filter] = p->filterB[filter] + (unsigned)((int)(p->filterA[filter] * 31U) >> 5);
935
936     return p->filterA[filter];
937 }
938
939 static void long_filter_high_3800(int32_t *buffer, int order, int shift, int length)
940 {
941     int i, j;
942     int32_t dotprod, sign;
943     int32_t coeffs[256], delay[256];
944
945     if (order >= length)
946         return;
947
948     memset(coeffs, 0, order * sizeof(*coeffs));
949     for (i = 0; i < order; i++)
950         delay[i] = buffer[i];
951     for (i = order; i < length; i++) {
952         dotprod = 0;
953         sign = APESIGN(buffer[i]);
954         for (j = 0; j < order; j++) {
955             dotprod += delay[j] * (unsigned)coeffs[j];
956             coeffs[j] += ((delay[j] >> 31) | 1) * sign;
957         }
958         buffer[i] -= dotprod >> shift;
959         for (j = 0; j < order - 1; j++)
960             delay[j] = delay[j + 1];
961         delay[order - 1] = buffer[i];
962     }
963 }
964
965 static void long_filter_ehigh_3830(int32_t *buffer, int length)
966 {
967     int i, j;
968     int32_t dotprod, sign;
969     int32_t delay[8] = { 0 };
970     uint32_t coeffs[8] = { 0 };
971
972     for (i = 0; i < length; i++) {
973         dotprod = 0;
974         sign = APESIGN(buffer[i]);
975         for (j = 7; j >= 0; j--) {
976             dotprod += delay[j] * coeffs[j];
977             coeffs[j] += ((delay[j] >> 31) | 1) * sign;
978         }
979         for (j = 7; j > 0; j--)
980             delay[j] = delay[j - 1];
981         delay[0] = buffer[i];
982         buffer[i] -= dotprod >> 9;
983     }
984 }
985
986 static void predictor_decode_stereo_3800(APEContext *ctx, int count)
987 {
988     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
989     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
990     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
991     int start = 4, shift = 10;
992
993     if (ctx->compression_level == COMPRESSION_LEVEL_HIGH) {
994         start = 16;
995         long_filter_high_3800(decoded0, 16, 9, count);
996         long_filter_high_3800(decoded1, 16, 9, count);
997     } else if (ctx->compression_level == COMPRESSION_LEVEL_EXTRA_HIGH) {
998         int order = 128, shift2 = 11;
999
1000         if (ctx->fileversion >= 3830) {
1001             order <<= 1;
1002             shift++;
1003             shift2++;
1004             long_filter_ehigh_3830(decoded0 + order, count - order);
1005             long_filter_ehigh_3830(decoded1 + order, count - order);
1006         }
1007         start = order;
1008         long_filter_high_3800(decoded0, order, shift2, count);
1009         long_filter_high_3800(decoded1, order, shift2, count);
1010     }
1011
1012     while (count--) {
1013         int X = *decoded0, Y = *decoded1;
1014         if (ctx->compression_level == COMPRESSION_LEVEL_FAST) {
1015             *decoded0 = filter_fast_3320(p, Y, 0, YDELAYA);
1016             decoded0++;
1017             *decoded1 = filter_fast_3320(p, X, 1, XDELAYA);
1018             decoded1++;
1019         } else {
1020             *decoded0 = filter_3800(p, Y, 0, YDELAYA, YDELAYB,
1021                                     start, shift);
1022             decoded0++;
1023             *decoded1 = filter_3800(p, X, 1, XDELAYA, XDELAYB,
1024                                     start, shift);
1025             decoded1++;
1026         }
1027
1028         /* Combined */
1029         p->buf++;
1030         p->sample_pos++;
1031
1032         /* Have we filled the history buffer? */
1033         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
1034             memmove(p->historybuffer, p->buf,
1035                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
1036             p->buf = p->historybuffer;
1037         }
1038     }
1039 }
1040
1041 static void predictor_decode_mono_3800(APEContext *ctx, int count)
1042 {
1043     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
1044     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
1045     int start = 4, shift = 10;
1046
1047     if (ctx->compression_level == COMPRESSION_LEVEL_HIGH) {
1048         start = 16;
1049         long_filter_high_3800(decoded0, 16, 9, count);
1050     } else if (ctx->compression_level == COMPRESSION_LEVEL_EXTRA_HIGH) {
1051         int order = 128, shift2 = 11;
1052
1053         if (ctx->fileversion >= 3830) {
1054             order <<= 1;
1055             shift++;
1056             shift2++;
1057             long_filter_ehigh_3830(decoded0 + order, count - order);
1058         }
1059         start = order;
1060         long_filter_high_3800(decoded0, order, shift2, count);
1061     }
1062
1063     while (count--) {
1064         if (ctx->compression_level == COMPRESSION_LEVEL_FAST) {
1065             *decoded0 = filter_fast_3320(p, *decoded0, 0, YDELAYA);
1066             decoded0++;
1067         } else {
1068             *decoded0 = filter_3800(p, *decoded0, 0, YDELAYA, YDELAYB,
1069                                     start, shift);
1070             decoded0++;
1071         }
1072
1073         /* Combined */
1074         p->buf++;
1075         p->sample_pos++;
1076
1077         /* Have we filled the history buffer? */
1078         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
1079             memmove(p->historybuffer, p->buf,
1080                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
1081             p->buf = p->historybuffer;
1082         }
1083     }
1084 }
1085
1086 static av_always_inline int predictor_update_3930(APEPredictor *p,
1087                                                   const int decoded, const int filter,
1088                                                   const int delayA)
1089 {
1090     int32_t predictionA, sign;
1091     int32_t d0, d1, d2, d3;
1092
1093     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
1094     d0 = p->buf[delayA    ];
1095     d1 = p->buf[delayA    ] - p->buf[delayA - 1];
1096     d2 = p->buf[delayA - 1] - p->buf[delayA - 2];
1097     d3 = p->buf[delayA - 2] - p->buf[delayA - 3];
1098
1099     predictionA = d0 * p->coeffsA[filter][0] +
1100                   d1 * p->coeffsA[filter][1] +
1101                   d2 * p->coeffsA[filter][2] +
1102                   d3 * p->coeffsA[filter][3];
1103
1104     p->lastA[filter] = decoded + (predictionA >> 9);
1105     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((int)(p->filterA[filter] * 31U) >> 5);
1106
1107     sign = APESIGN(decoded);
1108     p->coeffsA[filter][0] += ((d0 < 0) * 2 - 1) * sign;
1109     p->coeffsA[filter][1] += ((d1 < 0) * 2 - 1) * sign;
1110     p->coeffsA[filter][2] += ((d2 < 0) * 2 - 1) * sign;
1111     p->coeffsA[filter][3] += ((d3 < 0) * 2 - 1) * sign;
1112
1113     return p->filterA[filter];
1114 }
1115
1116 static void predictor_decode_stereo_3930(APEContext *ctx, int count)
1117 {
1118     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
1119     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
1120     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
1121
1122     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], ctx->decoded[1], count);
1123
1124     while (count--) {
1125         /* Predictor Y */
1126         int Y = *decoded1, X = *decoded0;
1127         *decoded0 = predictor_update_3930(p, Y, 0, YDELAYA);
1128         decoded0++;
1129         *decoded1 = predictor_update_3930(p, X, 1, XDELAYA);
1130         decoded1++;
1131
1132         /* Combined */
1133         p->buf++;
1134
1135         /* Have we filled the history buffer? */
1136         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
1137             memmove(p->historybuffer, p->buf,
1138                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
1139             p->buf = p->historybuffer;
1140         }
1141     }
1142 }
1143
1144 static void predictor_decode_mono_3930(APEContext *ctx, int count)
1145 {
1146     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
1147     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
1148
1149     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], NULL, count);
1150
1151     while (count--) {
1152         *decoded0 = predictor_update_3930(p, *decoded0, 0, YDELAYA);
1153         decoded0++;
1154
1155         p->buf++;
1156
1157         /* Have we filled the history buffer? */
1158         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
1159             memmove(p->historybuffer, p->buf,
1160                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
1161             p->buf = p->historybuffer;
1162         }
1163     }
1164 }
1165
1166 static av_always_inline int predictor_update_filter(APEPredictor64 *p,
1167                                                     const int decoded, const int filter,
1168                                                     const int delayA,  const int delayB,
1169                                                     const int adaptA,  const int adaptB)
1170 {
1171     int64_t predictionA, predictionB;
1172     int32_t sign;
1173
1174     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
1175     p->buf[adaptA]     = APESIGN(p->buf[delayA]);
1176     p->buf[delayA - 1] = p->buf[delayA] - (uint64_t)p->buf[delayA - 1];
1177     p->buf[adaptA - 1] = APESIGN(p->buf[delayA - 1]);
1178
1179     predictionA = p->buf[delayA    ] * p->coeffsA[filter][0] +
1180                   p->buf[delayA - 1] * p->coeffsA[filter][1] +
1181                   p->buf[delayA - 2] * p->coeffsA[filter][2] +
1182                   p->buf[delayA - 3] * p->coeffsA[filter][3];
1183
1184     /*  Apply a scaled first-order filter compression */
1185     p->buf[delayB]     = p->filterA[filter ^ 1] - ((int64_t)(p->filterB[filter] * 31ULL) >> 5);
1186     p->buf[adaptB]     = APESIGN(p->buf[delayB]);
1187     p->buf[delayB - 1] = p->buf[delayB] - (uint64_t)p->buf[delayB - 1];
1188     p->buf[adaptB - 1] = APESIGN(p->buf[delayB - 1]);
1189     p->filterB[filter] = p->filterA[filter ^ 1];
1190
1191     predictionB = p->buf[delayB    ] * p->coeffsB[filter][0] +
1192                   p->buf[delayB - 1] * p->coeffsB[filter][1] +
1193                   p->buf[delayB - 2] * p->coeffsB[filter][2] +
1194                   p->buf[delayB - 3] * p->coeffsB[filter][3] +
1195                   p->buf[delayB - 4] * p->coeffsB[filter][4];
1196
1197     p->lastA[filter] = decoded + ((int64_t)((uint64_t)predictionA + (predictionB >> 1)) >> 10);
1198     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((int64_t)(p->filterA[filter] * 31ULL) >> 5);
1199
1200     sign = APESIGN(decoded);
1201     p->coeffsA[filter][0] += p->buf[adaptA    ] * sign;
1202     p->coeffsA[filter][1] += p->buf[adaptA - 1] * sign;
1203     p->coeffsA[filter][2] += p->buf[adaptA - 2] * sign;
1204     p->coeffsA[filter][3] += p->buf[adaptA - 3] * sign;
1205     p->coeffsB[filter][0] += p->buf[adaptB    ] * sign;
1206     p->coeffsB[filter][1] += p->buf[adaptB - 1] * sign;
1207     p->coeffsB[filter][2] += p->buf[adaptB - 2] * sign;
1208     p->coeffsB[filter][3] += p->buf[adaptB - 3] * sign;
1209     p->coeffsB[filter][4] += p->buf[adaptB - 4] * sign;
1210
1211     return p->filterA[filter];
1212 }
1213
1214 static void predictor_decode_stereo_3950(APEContext *ctx, int count)
1215 {
1216     APEPredictor64 *p = &ctx->predictor64;
1217     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
1218     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
1219
1220     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], ctx->decoded[1], count);
1221
1222     while (count--) {
1223         /* Predictor Y */
1224         *decoded0 = predictor_update_filter(p, *decoded0, 0, YDELAYA, YDELAYB,
1225                                             YADAPTCOEFFSA, YADAPTCOEFFSB);
1226         decoded0++;
1227         *decoded1 = predictor_update_filter(p, *decoded1, 1, XDELAYA, XDELAYB,
1228                                             XADAPTCOEFFSA, XADAPTCOEFFSB);
1229         decoded1++;
1230
1231         /* Combined */
1232         p->buf++;
1233
1234         /* Have we filled the history buffer? */
1235         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
1236             memmove(p->historybuffer, p->buf,
1237                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
1238             p->buf = p->historybuffer;
1239         }
1240     }
1241 }
1242
1243 static void predictor_decode_mono_3950(APEContext *ctx, int count)
1244 {
1245     APEPredictor64 *p = &ctx->predictor64;
1246     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
1247     int32_t predictionA, currentA, A, sign;
1248
1249     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], NULL, count);
1250
1251     currentA = p->lastA[0];
1252
1253     while (count--) {
1254         A = *decoded0;
1255
1256         p->buf[YDELAYA] = currentA;
1257         p->buf[YDELAYA - 1] = p->buf[YDELAYA] - (uint64_t)p->buf[YDELAYA - 1];
1258
1259         predictionA = p->buf[YDELAYA    ] * p->coeffsA[0][0] +
1260                       p->buf[YDELAYA - 1] * p->coeffsA[0][1] +
1261                       p->buf[YDELAYA - 2] * p->coeffsA[0][2] +
1262                       p->buf[YDELAYA - 3] * p->coeffsA[0][3];
1263
1264         currentA = A + (uint64_t)(predictionA >> 10);
1265
1266         p->buf[YADAPTCOEFFSA]     = APESIGN(p->buf[YDELAYA    ]);
1267         p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] = APESIGN(p->buf[YDELAYA - 1]);
1268
1269         sign = APESIGN(A);
1270         p->coeffsA[0][0] += p->buf[YADAPTCOEFFSA    ] * sign;
1271         p->coeffsA[0][1] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] * sign;
1272         p->coeffsA[0][2] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 2] * sign;
1273         p->coeffsA[0][3] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 3] * sign;
1274
1275         p->buf++;
1276
1277         /* Have we filled the history buffer? */
1278         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
1279             memmove(p->historybuffer, p->buf,
1280                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
1281             p->buf = p->historybuffer;
1282         }
1283
1284         p->filterA[0] = currentA + (uint64_t)((int64_t)(p->filterA[0] * 31U) >> 5);
1285         *(decoded0++) = p->filterA[0];
1286     }
1287
1288     p->lastA[0] = currentA;
1289 }
1290
1291 static void do_init_filter(APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
1292 {
1293     f->coeffs = buf;
1294     f->historybuffer = buf + order;
1295     f->delay       = f->historybuffer + order * 2;
1296     f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
1297
1298     memset(f->historybuffer, 0, (order * 2) * sizeof(*f->historybuffer));
1299     memset(f->coeffs, 0, order * sizeof(*f->coeffs));
1300     f->avg = 0;
1301 }
1302
1303 static void init_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
1304 {
1305     do_init_filter(&f[0], buf, order);
1306     do_init_filter(&f[1], buf + order * 3 + HISTORY_SIZE, order);
1307 }
1308
1309 static void do_apply_filter(APEContext *ctx, int version, APEFilter *f,
1310                             int32_t *data, int count, int order, int fracbits)
1311 {
1312     int res;
1313     unsigned absres;
1314
1315     while (count--) {
1316         /* round fixedpoint scalar product */
1317         res = ctx->adsp.scalarproduct_and_madd_int16(f->coeffs,
1318                                                      f->delay - order,
1319                                                      f->adaptcoeffs - order,
1320                                                      order, APESIGN(*data));
1321         res = (int64_t)(res + (1LL << (fracbits - 1))) >> fracbits;
1322         res += (unsigned)*data;
1323         *data++ = res;
1324
1325         /* Update the output history */
1326         *f->delay++ = av_clip_int16(res);
1327
1328         if (version < 3980) {
1329             /* Version ??? to < 3.98 files (untested) */
1330             f->adaptcoeffs[0]  = (res == 0) ? 0 : ((res >> 28) & 8) - 4;
1331             f->adaptcoeffs[-4] >>= 1;
1332             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
1333         } else {
1334             /* Version 3.98 and later files */
1335
1336             /* Update the adaption coefficients */
1337             absres = FFABSU(res);
1338             if (absres)
1339                 *f->adaptcoeffs = APESIGN(res) *
1340                                   (8 << ((absres > f->avg * 3) + (absres > f->avg * 4 / 3)));
1341                 /* equivalent to the following code
1342                     if (absres <= f->avg * 4 / 3)
1343                         *f->adaptcoeffs = APESIGN(res) * 8;
1344                     else if (absres <= f->avg * 3)
1345                         *f->adaptcoeffs = APESIGN(res) * 16;
1346                     else
1347                         *f->adaptcoeffs = APESIGN(res) * 32;
1348                 */
1349             else
1350                 *f->adaptcoeffs = 0;
1351
1352             f->avg += (int)(absres - (unsigned)f->avg) / 16;
1353
1354             f->adaptcoeffs[-1] >>= 1;
1355             f->adaptcoeffs[-2] >>= 1;
1356             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
1357         }
1358
1359         f->adaptcoeffs++;
1360
1361         /* Have we filled the history buffer? */
1362         if (f->delay == f->historybuffer + HISTORY_SIZE + (order * 2)) {
1363             memmove(f->historybuffer, f->delay - (order * 2),
1364                     (order * 2) * sizeof(*f->historybuffer));
1365             f->delay = f->historybuffer + order * 2;
1366             f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
1367         }
1368     }
1369 }
1370
1371 static void apply_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f,
1372                          int32_t *data0, int32_t *data1,
1373                          int count, int order, int fracbits)
1374 {
1375     do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[0], data0, count, order, fracbits);
1376     if (data1)
1377         do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[1], data1, count, order, fracbits);
1378 }
1379
1380 static void ape_apply_filters(APEContext *ctx, int32_t *decoded0,
1381                               int32_t *decoded1, int count)
1382 {
1383     int i;
1384
1385     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
1386         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
1387             break;
1388         apply_filter(ctx, ctx->filters[i], decoded0, decoded1, count,
1389                      ape_filter_orders[ctx->fset][i],
1390                      ape_filter_fracbits[ctx->fset][i]);
1391     }
1392 }
1393
1394 static int init_frame_decoder(APEContext *ctx)
1395 {
1396     int i, ret;
1397     if ((ret = init_entropy_decoder(ctx)) < 0)
1398         return ret;
1399     init_predictor_decoder(ctx);
1400
1401     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
1402         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
1403             break;
1404         init_filter(ctx, ctx->filters[i], ctx->filterbuf[i],
1405                     ape_filter_orders[ctx->fset][i]);
1406     }
1407     return 0;
1408 }
1409
1410 static void ape_unpack_mono(APEContext *ctx, int count)
1411 {
1412     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
1413         /* We are pure silence, so we're done. */
1414         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence mono\n");
1415         return;
1416     }
1417
1418     ctx->entropy_decode_mono(ctx, count);
1419     if (ctx->error)
1420         return;
1421
1422     /* Now apply the predictor decoding */
1423     ctx->predictor_decode_mono(ctx, count);
1424
1425     /* Pseudo-stereo - just copy left channel to right channel */
1426     if (ctx->channels == 2) {
1427         memcpy(ctx->decoded[1], ctx->decoded[0], count * sizeof(*ctx->decoded[1]));
1428     }
1429 }
1430
1431 static void ape_unpack_stereo(APEContext *ctx, int count)
1432 {
1433     unsigned left, right;
1434     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
1435     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
1436
1437     if ((ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) == APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
1438         /* We are pure silence, so we're done. */
1439         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence stereo\n");
1440         return;
1441     }
1442
1443     ctx->entropy_decode_stereo(ctx, count);
1444     if (ctx->error)
1445         return;
1446
1447     /* Now apply the predictor decoding */
1448     ctx->predictor_decode_stereo(ctx, count);
1449
1450     /* Decorrelate and scale to output depth */
1451     while (count--) {
1452         left = *decoded1 - (unsigned)(*decoded0 / 2);
1453         right = left + *decoded0;
1454
1455         *(decoded0++) = left;
1456         *(decoded1++) = right;
1457     }
1458 }
1459
1460 static int ape_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
1461                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
1462 {
1463     AVFrame *frame     = data;
1464     const uint8_t *buf = avpkt->data;
1465     APEContext *s = avctx->priv_data;
1466     uint8_t *sample8;
1467     int16_t *sample16;
1468     int32_t *sample24;
1469     int i, ch, ret;
1470     int blockstodecode;
1471     uint64_t decoded_buffer_size;
1472
1473     /* this should never be negative, but bad things will happen if it is, so
1474        check it just to make sure. */
1475     av_assert0(s->samples >= 0);
1476
1477     if(!s->samples){
1478         uint32_t nblocks, offset;
1479         int buf_size;
1480
1481         if (!avpkt->size) {
1482             *got_frame_ptr = 0;
1483             return 0;
1484         }
1485         if (avpkt->size < 8) {
1486             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
1487             return AVERROR_INVALIDDATA;
1488         }
1489         buf_size = avpkt->size & ~3;
1490         if (buf_size != avpkt->size) {
1491             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "packet size is not a multiple of 4. "
1492                    "extra bytes at the end will be skipped.\n");
1493         }
1494         if (s->fileversion < 3950) // previous versions overread two bytes
1495             buf_size += 2;
1496         av_fast_padded_malloc(&s->data, &s->data_size, buf_size);
1497         if (!s->data)
1498             return AVERROR(ENOMEM);
1499         s->bdsp.bswap_buf((uint32_t *) s->data, (const uint32_t *) buf,
1500                           buf_size >> 2);
1501         memset(s->data + (buf_size & ~3), 0, buf_size & 3);
1502         s->ptr = s->data;
1503         s->data_end = s->data + buf_size;
1504
1505         nblocks = bytestream_get_be32(&s->ptr);
1506         offset  = bytestream_get_be32(&s->ptr);
1507         if (s->fileversion >= 3900) {
1508             if (offset > 3) {
1509                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect offset passed\n");
1510                 av_freep(&s->data);
1511                 s->data_size = 0;
1512                 return AVERROR_INVALIDDATA;
1513             }
1514             if (s->data_end - s->ptr < offset) {
1515                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
1516                 return AVERROR_INVALIDDATA;
1517             }
1518             s->ptr += offset;
1519         } else {
1520             if ((ret = init_get_bits8(&s->gb, s->ptr, s->data_end - s->ptr)) < 0)
1521                 return ret;
1522             if (s->fileversion > 3800)
1523                 skip_bits_long(&s->gb, offset * 8);
1524             else
1525                 skip_bits_long(&s->gb, offset);
1526         }
1527
1528         if (!nblocks || nblocks > INT_MAX / 2 / sizeof(*s->decoded_buffer) - 8) {
1529             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample count: %"PRIu32".\n",
1530                    nblocks);
1531             return AVERROR_INVALIDDATA;
1532         }
1533
1534         /* Initialize the frame decoder */
1535         if (init_frame_decoder(s) < 0) {
1536             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error reading frame header\n");
1537             return AVERROR_INVALIDDATA;
1538         }
1539         s->samples = nblocks;
1540     }
1541
1542     if (!s->data) {
1543         *got_frame_ptr = 0;
1544         return avpkt->size;
1545     }
1546
1547     blockstodecode = FFMIN(s->blocks_per_loop, s->samples);
1548     // for old files coefficients were not interleaved,
1549     // so we need to decode all of them at once
1550     if (s->fileversion < 3930)
1551         blockstodecode = s->samples;
1552
1553     /* reallocate decoded sample buffer if needed */
1554     decoded_buffer_size = 2LL * FFALIGN(blockstodecode, 8) * sizeof(*s->decoded_buffer);
1555     av_assert0(decoded_buffer_size <= INT_MAX);
1556
1557     /* get output buffer */
1558     frame->nb_samples = blockstodecode;
1559     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0) {
1560         s->samples=0;
1561         return ret;
1562     }
1563
1564     av_fast_malloc(&s->decoded_buffer, &s->decoded_size, decoded_buffer_size);
1565     if (!s->decoded_buffer)
1566         return AVERROR(ENOMEM);
1567     memset(s->decoded_buffer, 0, decoded_buffer_size);
1568     s->decoded[0] = s->decoded_buffer;
1569     s->decoded[1] = s->decoded_buffer + FFALIGN(blockstodecode, 8);
1570
1571     s->error=0;
1572
1573     if ((s->channels == 1) || (s->frameflags & APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO))
1574         ape_unpack_mono(s, blockstodecode);
1575     else
1576         ape_unpack_stereo(s, blockstodecode);
1577     emms_c();
1578
1579     if (s->error) {
1580         s->samples=0;
1581         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame\n");
1582         return AVERROR_INVALIDDATA;
1583     }
1584
1585     switch (s->bps) {
1586     case 8:
1587         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1588             sample8 = (uint8_t *)frame->data[ch];
1589             for (i = 0; i < blockstodecode; i++)
1590                 *sample8++ = (s->decoded[ch][i] + 0x80) & 0xff;
1591         }
1592         break;
1593     case 16:
1594         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1595             sample16 = (int16_t *)frame->data[ch];
1596             for (i = 0; i < blockstodecode; i++)
1597                 *sample16++ = s->decoded[ch][i];
1598         }
1599         break;
1600     case 24:
1601         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1602             sample24 = (int32_t *)frame->data[ch];
1603             for (i = 0; i < blockstodecode; i++)
1604                 *sample24++ = s->decoded[ch][i] * 256U;
1605         }
1606         break;
1607     }
1608
1609     s->samples -= blockstodecode;
1610
1611     if (avctx->err_recognition & AV_EF_CRCCHECK &&
1612         s->fileversion >= 3900 && s->bps < 24) {
1613         uint32_t crc = s->CRC_state;
1614         const AVCRC *crc_tab = av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE_LE);
1615         for (i = 0; i < blockstodecode; i++) {
1616             for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1617                 uint8_t *smp = frame->data[ch] + (i*(s->bps >> 3));
1618                 crc = av_crc(crc_tab, crc, smp, s->bps >> 3);
1619             }
1620         }
1621
1622         if (!s->samples && (~crc >> 1) ^ s->CRC) {
1623             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "CRC mismatch! Previously decoded "
1624                    "frames may have been affected as well.\n");
1625             if (avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE)
1626                 return AVERROR_INVALIDDATA;
1627         }
1628
1629         s->CRC_state = crc;
1630     }
1631
1632     *got_frame_ptr = 1;
1633
1634     return !s->samples ? avpkt->size : 0;
1635 }
1636
1637 static void ape_flush(AVCodecContext *avctx)
1638 {
1639     APEContext *s = avctx->priv_data;
1640     s->samples= 0;
1641 }
1642
1643 #define OFFSET(x) offsetof(APEContext, x)
1644 #define PAR (AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM)
1645 static const AVOption options[] = {
1646     { "max_samples", "maximum number of samples decoded per call",             OFFSET(blocks_per_loop), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 4608 },    1,       INT_MAX, PAR, "max_samples" },
1647     { "all",         "no maximum. decode all samples for each packet at once", 0,                       AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = INT_MAX }, INT_MIN, INT_MAX, PAR, "max_samples" },
1648     { NULL},
1649 };
1650
1651 static const AVClass ape_decoder_class = {
1652     .class_name = "APE decoder",
1653     .item_name  = av_default_item_name,
1654     .option     = options,
1655     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1656 };
1657
1658 AVCodec ff_ape_decoder = {
1659     .name           = "ape",
1660     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Monkey's Audio"),
1661     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1662     .id             = AV_CODEC_ID_APE,
1663     .priv_data_size = sizeof(APEContext),
1664     .init           = ape_decode_init,
1665     .close          = ape_decode_close,
1666     .decode         = ape_decode_frame,
1667     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_SUBFRAMES | AV_CODEC_CAP_DELAY |
1668                       AV_CODEC_CAP_DR1,
1669     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
1670     .flush          = ape_flush,
1671     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_U8P,
1672                                                       AV_SAMPLE_FMT_S16P,
1673                                                       AV_SAMPLE_FMT_S32P,
1674                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1675     .priv_class     = &ape_decoder_class,
1676 };