apedec: do not unnecessarily zero output samples for mono frames
[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 Libav.
7  *
8  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
21  */
22
23 #include "avcodec.h"
24 #include "dsputil.h"
25 #include "bytestream.h"
26 #include "libavutil/audioconvert.h"
27 #include "libavutil/avassert.h"
28
29 /**
30  * @file
31  * Monkey's Audio lossless audio decoder
32  */
33
34 #define BLOCKS_PER_LOOP     4608
35 #define MAX_CHANNELS        2
36 #define MAX_BYTESPERSAMPLE  3
37
38 #define APE_FRAMECODE_MONO_SILENCE    1
39 #define APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE  3
40 #define APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO   4
41
42 #define HISTORY_SIZE 512
43 #define PREDICTOR_ORDER 8
44 /** Total size of all predictor histories */
45 #define PREDICTOR_SIZE 50
46
47 #define YDELAYA (18 + PREDICTOR_ORDER*4)
48 #define YDELAYB (18 + PREDICTOR_ORDER*3)
49 #define XDELAYA (18 + PREDICTOR_ORDER*2)
50 #define XDELAYB (18 + PREDICTOR_ORDER)
51
52 #define YADAPTCOEFFSA 18
53 #define XADAPTCOEFFSA 14
54 #define YADAPTCOEFFSB 10
55 #define XADAPTCOEFFSB 5
56
57 /**
58  * Possible compression levels
59  * @{
60  */
61 enum APECompressionLevel {
62     COMPRESSION_LEVEL_FAST       = 1000,
63     COMPRESSION_LEVEL_NORMAL     = 2000,
64     COMPRESSION_LEVEL_HIGH       = 3000,
65     COMPRESSION_LEVEL_EXTRA_HIGH = 4000,
66     COMPRESSION_LEVEL_INSANE     = 5000
67 };
68 /** @} */
69
70 #define APE_FILTER_LEVELS 3
71
72 /** Filter orders depending on compression level */
73 static const uint16_t ape_filter_orders[5][APE_FILTER_LEVELS] = {
74     {  0,   0,    0 },
75     { 16,   0,    0 },
76     { 64,   0,    0 },
77     { 32, 256,    0 },
78     { 16, 256, 1280 }
79 };
80
81 /** Filter fraction bits depending on compression level */
82 static const uint8_t ape_filter_fracbits[5][APE_FILTER_LEVELS] = {
83     {  0,  0,  0 },
84     { 11,  0,  0 },
85     { 11,  0,  0 },
86     { 10, 13,  0 },
87     { 11, 13, 15 }
88 };
89
90
91 /** Filters applied to the decoded data */
92 typedef struct APEFilter {
93     int16_t *coeffs;        ///< actual coefficients used in filtering
94     int16_t *adaptcoeffs;   ///< adaptive filter coefficients used for correcting of actual filter coefficients
95     int16_t *historybuffer; ///< filter memory
96     int16_t *delay;         ///< filtered values
97
98     int avg;
99 } APEFilter;
100
101 typedef struct APERice {
102     uint32_t k;
103     uint32_t ksum;
104 } APERice;
105
106 typedef struct APERangecoder {
107     uint32_t low;           ///< low end of interval
108     uint32_t range;         ///< length of interval
109     uint32_t help;          ///< bytes_to_follow resp. intermediate value
110     unsigned int buffer;    ///< buffer for input/output
111 } APERangecoder;
112
113 /** Filter histories */
114 typedef struct APEPredictor {
115     int32_t *buf;
116
117     int32_t lastA[2];
118
119     int32_t filterA[2];
120     int32_t filterB[2];
121
122     int32_t coeffsA[2][4];  ///< adaption coefficients
123     int32_t coeffsB[2][5];  ///< adaption coefficients
124     int32_t historybuffer[HISTORY_SIZE + PREDICTOR_SIZE];
125 } APEPredictor;
126
127 /** Decoder context */
128 typedef struct APEContext {
129     AVCodecContext *avctx;
130     AVFrame frame;
131     DSPContext dsp;
132     int channels;
133     int samples;                             ///< samples left to decode in current frame
134     int bps;
135
136     int fileversion;                         ///< codec version, very important in decoding process
137     int compression_level;                   ///< compression levels
138     int fset;                                ///< which filter set to use (calculated from compression level)
139     int flags;                               ///< global decoder flags
140
141     uint32_t CRC;                            ///< frame CRC
142     int frameflags;                          ///< frame flags
143     APEPredictor predictor;                  ///< predictor used for final reconstruction
144
145     int32_t *decoded_buffer;
146     int decoded_size;
147     int32_t *decoded[MAX_CHANNELS];          ///< decoded data for each channel
148
149     int16_t* filterbuf[APE_FILTER_LEVELS];   ///< filter memory
150
151     APERangecoder rc;                        ///< rangecoder used to decode actual values
152     APERice riceX;                           ///< rice code parameters for the second channel
153     APERice riceY;                           ///< rice code parameters for the first channel
154     APEFilter filters[APE_FILTER_LEVELS][2]; ///< filters used for reconstruction
155
156     uint8_t *data;                           ///< current frame data
157     uint8_t *data_end;                       ///< frame data end
158     int data_size;                           ///< frame data allocated size
159     const uint8_t *ptr;                      ///< current position in frame data
160
161     int error;
162 } APEContext;
163
164 // TODO: dsputilize
165
166 static av_cold int ape_decode_close(AVCodecContext *avctx)
167 {
168     APEContext *s = avctx->priv_data;
169     int i;
170
171     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++)
172         av_freep(&s->filterbuf[i]);
173
174     av_freep(&s->decoded_buffer);
175     av_freep(&s->data);
176     s->decoded_size = s->data_size = 0;
177
178     return 0;
179 }
180
181 static av_cold int ape_decode_init(AVCodecContext *avctx)
182 {
183     APEContext *s = avctx->priv_data;
184     int i;
185
186     if (avctx->extradata_size != 6) {
187         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect extradata\n");
188         return AVERROR(EINVAL);
189     }
190     if (avctx->channels > 2) {
191         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo is supported\n");
192         return AVERROR(EINVAL);
193     }
194     s->bps = avctx->bits_per_coded_sample;
195     switch (s->bps) {
196     case 8:
197         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_U8;
198         break;
199     case 16:
200         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
201         break;
202     case 24:
203         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32;
204         break;
205     default:
206         av_log_ask_for_sample(avctx, "Unsupported bits per coded sample %d\n",
207                               s->bps);
208         return AVERROR_PATCHWELCOME;
209     }
210     s->avctx             = avctx;
211     s->channels          = avctx->channels;
212     s->fileversion       = AV_RL16(avctx->extradata);
213     s->compression_level = AV_RL16(avctx->extradata + 2);
214     s->flags             = AV_RL16(avctx->extradata + 4);
215
216     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Compression Level: %d - Flags: %d\n",
217            s->compression_level, s->flags);
218     if (s->compression_level % 1000 || s->compression_level > COMPRESSION_LEVEL_INSANE) {
219         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect compression level %d\n",
220                s->compression_level);
221         return AVERROR_INVALIDDATA;
222     }
223     s->fset = s->compression_level / 1000 - 1;
224     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
225         if (!ape_filter_orders[s->fset][i])
226             break;
227         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->filterbuf[i],
228                          (ape_filter_orders[s->fset][i] * 3 + HISTORY_SIZE) * 4,
229                          filter_alloc_fail);
230     }
231
232     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
233     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? AV_CH_LAYOUT_STEREO : AV_CH_LAYOUT_MONO;
234
235     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
236     avctx->coded_frame = &s->frame;
237
238     return 0;
239 filter_alloc_fail:
240     ape_decode_close(avctx);
241     return AVERROR(ENOMEM);
242 }
243
244 /**
245  * @name APE range decoding functions
246  * @{
247  */
248
249 #define CODE_BITS    32
250 #define TOP_VALUE    ((unsigned int)1 << (CODE_BITS-1))
251 #define SHIFT_BITS   (CODE_BITS - 9)
252 #define EXTRA_BITS   ((CODE_BITS-2) % 8 + 1)
253 #define BOTTOM_VALUE (TOP_VALUE >> 8)
254
255 /** Start the decoder */
256 static inline void range_start_decoding(APEContext *ctx)
257 {
258     ctx->rc.buffer = bytestream_get_byte(&ctx->ptr);
259     ctx->rc.low    = ctx->rc.buffer >> (8 - EXTRA_BITS);
260     ctx->rc.range  = (uint32_t) 1 << EXTRA_BITS;
261 }
262
263 /** Perform normalization */
264 static inline void range_dec_normalize(APEContext *ctx)
265 {
266     while (ctx->rc.range <= BOTTOM_VALUE) {
267         ctx->rc.buffer <<= 8;
268         if(ctx->ptr < ctx->data_end) {
269             ctx->rc.buffer += *ctx->ptr;
270             ctx->ptr++;
271         } else {
272             ctx->error = 1;
273         }
274         ctx->rc.low    = (ctx->rc.low << 8)    | ((ctx->rc.buffer >> 1) & 0xFF);
275         ctx->rc.range  <<= 8;
276     }
277 }
278
279 /**
280  * Calculate culmulative frequency for next symbol. Does NO update!
281  * @param ctx decoder context
282  * @param tot_f is the total frequency or (code_value)1<<shift
283  * @return the culmulative frequency
284  */
285 static inline int range_decode_culfreq(APEContext *ctx, int tot_f)
286 {
287     range_dec_normalize(ctx);
288     ctx->rc.help = ctx->rc.range / tot_f;
289     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
290 }
291
292 /**
293  * Decode value with given size in bits
294  * @param ctx decoder context
295  * @param shift number of bits to decode
296  */
297 static inline int range_decode_culshift(APEContext *ctx, int shift)
298 {
299     range_dec_normalize(ctx);
300     ctx->rc.help = ctx->rc.range >> shift;
301     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
302 }
303
304
305 /**
306  * Update decoding state
307  * @param ctx decoder context
308  * @param sy_f the interval length (frequency of the symbol)
309  * @param lt_f the lower end (frequency sum of < symbols)
310  */
311 static inline void range_decode_update(APEContext *ctx, int sy_f, int lt_f)
312 {
313     ctx->rc.low  -= ctx->rc.help * lt_f;
314     ctx->rc.range = ctx->rc.help * sy_f;
315 }
316
317 /** Decode n bits (n <= 16) without modelling */
318 static inline int range_decode_bits(APEContext *ctx, int n)
319 {
320     int sym = range_decode_culshift(ctx, n);
321     range_decode_update(ctx, 1, sym);
322     return sym;
323 }
324
325
326 #define MODEL_ELEMENTS 64
327
328 /**
329  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.97
330  */
331 static const uint16_t counts_3970[22] = {
332         0, 14824, 28224, 39348, 47855, 53994, 58171, 60926,
333     62682, 63786, 64463, 64878, 65126, 65276, 65365, 65419,
334     65450, 65469, 65480, 65487, 65491, 65493,
335 };
336
337 /**
338  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.97
339  */
340 static const uint16_t counts_diff_3970[21] = {
341     14824, 13400, 11124, 8507, 6139, 4177, 2755, 1756,
342     1104, 677, 415, 248, 150, 89, 54, 31,
343     19, 11, 7, 4, 2,
344 };
345
346 /**
347  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.98
348  */
349 static const uint16_t counts_3980[22] = {
350         0, 19578, 36160, 48417, 56323, 60899, 63265, 64435,
351     64971, 65232, 65351, 65416, 65447, 65466, 65476, 65482,
352     65485, 65488, 65490, 65491, 65492, 65493,
353 };
354
355 /**
356  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.98
357  */
358 static const uint16_t counts_diff_3980[21] = {
359     19578, 16582, 12257, 7906, 4576, 2366, 1170, 536,
360     261, 119, 65, 31, 19, 10, 6, 3,
361     3, 2, 1, 1, 1,
362 };
363
364 /**
365  * Decode symbol
366  * @param ctx decoder context
367  * @param counts probability range start position
368  * @param counts_diff probability range widths
369  */
370 static inline int range_get_symbol(APEContext *ctx,
371                                    const uint16_t counts[],
372                                    const uint16_t counts_diff[])
373 {
374     int symbol, cf;
375
376     cf = range_decode_culshift(ctx, 16);
377
378     if(cf > 65492){
379         symbol= cf - 65535 + 63;
380         range_decode_update(ctx, 1, cf);
381         if(cf > 65535)
382             ctx->error=1;
383         return symbol;
384     }
385     /* figure out the symbol inefficiently; a binary search would be much better */
386     for (symbol = 0; counts[symbol + 1] <= cf; symbol++);
387
388     range_decode_update(ctx, counts_diff[symbol], counts[symbol]);
389
390     return symbol;
391 }
392 /** @} */ // group rangecoder
393
394 static inline void update_rice(APERice *rice, int x)
395 {
396     int lim = rice->k ? (1 << (rice->k + 4)) : 0;
397     rice->ksum += ((x + 1) / 2) - ((rice->ksum + 16) >> 5);
398
399     if (rice->ksum < lim)
400         rice->k--;
401     else if (rice->ksum >= (1 << (rice->k + 5)))
402         rice->k++;
403 }
404
405 static inline int ape_decode_value(APEContext *ctx, APERice *rice)
406 {
407     int x, overflow;
408
409     if (ctx->fileversion < 3990) {
410         int tmpk;
411
412         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3970, counts_diff_3970);
413
414         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
415             tmpk = range_decode_bits(ctx, 5);
416             overflow = 0;
417         } else
418             tmpk = (rice->k < 1) ? 0 : rice->k - 1;
419
420         if (tmpk <= 16)
421             x = range_decode_bits(ctx, tmpk);
422         else {
423             x = range_decode_bits(ctx, 16);
424             x |= (range_decode_bits(ctx, tmpk - 16) << 16);
425         }
426         x += overflow << tmpk;
427     } else {
428         int base, pivot;
429
430         pivot = rice->ksum >> 5;
431         if (pivot == 0)
432             pivot = 1;
433
434         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3980, counts_diff_3980);
435
436         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
437             overflow  = range_decode_bits(ctx, 16) << 16;
438             overflow |= range_decode_bits(ctx, 16);
439         }
440
441         if (pivot < 0x10000) {
442             base = range_decode_culfreq(ctx, pivot);
443             range_decode_update(ctx, 1, base);
444         } else {
445             int base_hi = pivot, base_lo;
446             int bbits = 0;
447
448             while (base_hi & ~0xFFFF) {
449                 base_hi >>= 1;
450                 bbits++;
451             }
452             base_hi = range_decode_culfreq(ctx, base_hi + 1);
453             range_decode_update(ctx, 1, base_hi);
454             base_lo = range_decode_culfreq(ctx, 1 << bbits);
455             range_decode_update(ctx, 1, base_lo);
456
457             base = (base_hi << bbits) + base_lo;
458         }
459
460         x = base + overflow * pivot;
461     }
462
463     update_rice(rice, x);
464
465     /* Convert to signed */
466     if (x & 1)
467         return (x >> 1) + 1;
468     else
469         return -(x >> 1);
470 }
471
472 static void entropy_decode(APEContext *ctx, int blockstodecode, int stereo)
473 {
474     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
475     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
476
477     while (blockstodecode--) {
478         *decoded0++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceY);
479         if (stereo)
480             *decoded1++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceX);
481     }
482 }
483
484 static int init_entropy_decoder(APEContext *ctx)
485 {
486     /* Read the CRC */
487     if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
488         return AVERROR_INVALIDDATA;
489     ctx->CRC = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
490
491     /* Read the frame flags if they exist */
492     ctx->frameflags = 0;
493     if ((ctx->fileversion > 3820) && (ctx->CRC & 0x80000000)) {
494         ctx->CRC &= ~0x80000000;
495
496         if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
497             return AVERROR_INVALIDDATA;
498         ctx->frameflags = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
499     }
500
501     /* Initialize the rice structs */
502     ctx->riceX.k = 10;
503     ctx->riceX.ksum = (1 << ctx->riceX.k) * 16;
504     ctx->riceY.k = 10;
505     ctx->riceY.ksum = (1 << ctx->riceY.k) * 16;
506
507     /* The first 8 bits of input are ignored. */
508     ctx->ptr++;
509
510     range_start_decoding(ctx);
511
512     return 0;
513 }
514
515 static const int32_t initial_coeffs[4] = {
516     360, 317, -109, 98
517 };
518
519 static void init_predictor_decoder(APEContext *ctx)
520 {
521     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
522
523     /* Zero the history buffers */
524     memset(p->historybuffer, 0, PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
525     p->buf = p->historybuffer;
526
527     /* Initialize and zero the coefficients */
528     memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
529     memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
530     memset(p->coeffsB, 0, sizeof(p->coeffsB));
531
532     p->filterA[0] = p->filterA[1] = 0;
533     p->filterB[0] = p->filterB[1] = 0;
534     p->lastA[0]   = p->lastA[1]   = 0;
535 }
536
537 /** Get inverse sign of integer (-1 for positive, 1 for negative and 0 for zero) */
538 static inline int APESIGN(int32_t x) {
539     return (x < 0) - (x > 0);
540 }
541
542 static av_always_inline int predictor_update_filter(APEPredictor *p,
543                                                     const int decoded, const int filter,
544                                                     const int delayA,  const int delayB,
545                                                     const int adaptA,  const int adaptB)
546 {
547     int32_t predictionA, predictionB, sign;
548
549     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
550     p->buf[adaptA]     = APESIGN(p->buf[delayA]);
551     p->buf[delayA - 1] = p->buf[delayA] - p->buf[delayA - 1];
552     p->buf[adaptA - 1] = APESIGN(p->buf[delayA - 1]);
553
554     predictionA = p->buf[delayA    ] * p->coeffsA[filter][0] +
555                   p->buf[delayA - 1] * p->coeffsA[filter][1] +
556                   p->buf[delayA - 2] * p->coeffsA[filter][2] +
557                   p->buf[delayA - 3] * p->coeffsA[filter][3];
558
559     /*  Apply a scaled first-order filter compression */
560     p->buf[delayB]     = p->filterA[filter ^ 1] - ((p->filterB[filter] * 31) >> 5);
561     p->buf[adaptB]     = APESIGN(p->buf[delayB]);
562     p->buf[delayB - 1] = p->buf[delayB] - p->buf[delayB - 1];
563     p->buf[adaptB - 1] = APESIGN(p->buf[delayB - 1]);
564     p->filterB[filter] = p->filterA[filter ^ 1];
565
566     predictionB = p->buf[delayB    ] * p->coeffsB[filter][0] +
567                   p->buf[delayB - 1] * p->coeffsB[filter][1] +
568                   p->buf[delayB - 2] * p->coeffsB[filter][2] +
569                   p->buf[delayB - 3] * p->coeffsB[filter][3] +
570                   p->buf[delayB - 4] * p->coeffsB[filter][4];
571
572     p->lastA[filter] = decoded + ((predictionA + (predictionB >> 1)) >> 10);
573     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((p->filterA[filter] * 31) >> 5);
574
575     sign = APESIGN(decoded);
576     p->coeffsA[filter][0] += p->buf[adaptA    ] * sign;
577     p->coeffsA[filter][1] += p->buf[adaptA - 1] * sign;
578     p->coeffsA[filter][2] += p->buf[adaptA - 2] * sign;
579     p->coeffsA[filter][3] += p->buf[adaptA - 3] * sign;
580     p->coeffsB[filter][0] += p->buf[adaptB    ] * sign;
581     p->coeffsB[filter][1] += p->buf[adaptB - 1] * sign;
582     p->coeffsB[filter][2] += p->buf[adaptB - 2] * sign;
583     p->coeffsB[filter][3] += p->buf[adaptB - 3] * sign;
584     p->coeffsB[filter][4] += p->buf[adaptB - 4] * sign;
585
586     return p->filterA[filter];
587 }
588
589 static void predictor_decode_stereo(APEContext *ctx, int count)
590 {
591     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
592     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
593     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
594
595     while (count--) {
596         /* Predictor Y */
597         *decoded0 = predictor_update_filter(p, *decoded0, 0, YDELAYA, YDELAYB,
598                                             YADAPTCOEFFSA, YADAPTCOEFFSB);
599         decoded0++;
600         *decoded1 = predictor_update_filter(p, *decoded1, 1, XDELAYA, XDELAYB,
601                                             XADAPTCOEFFSA, XADAPTCOEFFSB);
602         decoded1++;
603
604         /* Combined */
605         p->buf++;
606
607         /* Have we filled the history buffer? */
608         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
609             memmove(p->historybuffer, p->buf,
610                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
611             p->buf = p->historybuffer;
612         }
613     }
614 }
615
616 static void predictor_decode_mono(APEContext *ctx, int count)
617 {
618     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
619     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
620     int32_t predictionA, currentA, A, sign;
621
622     currentA = p->lastA[0];
623
624     while (count--) {
625         A = *decoded0;
626
627         p->buf[YDELAYA] = currentA;
628         p->buf[YDELAYA - 1] = p->buf[YDELAYA] - p->buf[YDELAYA - 1];
629
630         predictionA = p->buf[YDELAYA    ] * p->coeffsA[0][0] +
631                       p->buf[YDELAYA - 1] * p->coeffsA[0][1] +
632                       p->buf[YDELAYA - 2] * p->coeffsA[0][2] +
633                       p->buf[YDELAYA - 3] * p->coeffsA[0][3];
634
635         currentA = A + (predictionA >> 10);
636
637         p->buf[YADAPTCOEFFSA]     = APESIGN(p->buf[YDELAYA    ]);
638         p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] = APESIGN(p->buf[YDELAYA - 1]);
639
640         sign = APESIGN(A);
641         p->coeffsA[0][0] += p->buf[YADAPTCOEFFSA    ] * sign;
642         p->coeffsA[0][1] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] * sign;
643         p->coeffsA[0][2] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 2] * sign;
644         p->coeffsA[0][3] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 3] * sign;
645
646         p->buf++;
647
648         /* Have we filled the history buffer? */
649         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
650             memmove(p->historybuffer, p->buf,
651                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
652             p->buf = p->historybuffer;
653         }
654
655         p->filterA[0] = currentA + ((p->filterA[0] * 31) >> 5);
656         *(decoded0++) = p->filterA[0];
657     }
658
659     p->lastA[0] = currentA;
660 }
661
662 static void do_init_filter(APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
663 {
664     f->coeffs = buf;
665     f->historybuffer = buf + order;
666     f->delay       = f->historybuffer + order * 2;
667     f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
668
669     memset(f->historybuffer, 0, (order * 2) * sizeof(*f->historybuffer));
670     memset(f->coeffs, 0, order * sizeof(*f->coeffs));
671     f->avg = 0;
672 }
673
674 static void init_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
675 {
676     do_init_filter(&f[0], buf, order);
677     do_init_filter(&f[1], buf + order * 3 + HISTORY_SIZE, order);
678 }
679
680 static void do_apply_filter(APEContext *ctx, int version, APEFilter *f,
681                             int32_t *data, int count, int order, int fracbits)
682 {
683     int res;
684     int absres;
685
686     while (count--) {
687         /* round fixedpoint scalar product */
688         res = ctx->dsp.scalarproduct_and_madd_int16(f->coeffs, f->delay - order,
689                                                     f->adaptcoeffs - order,
690                                                     order, APESIGN(*data));
691         res = (res + (1 << (fracbits - 1))) >> fracbits;
692         res += *data;
693         *data++ = res;
694
695         /* Update the output history */
696         *f->delay++ = av_clip_int16(res);
697
698         if (version < 3980) {
699             /* Version ??? to < 3.98 files (untested) */
700             f->adaptcoeffs[0]  = (res == 0) ? 0 : ((res >> 28) & 8) - 4;
701             f->adaptcoeffs[-4] >>= 1;
702             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
703         } else {
704             /* Version 3.98 and later files */
705
706             /* Update the adaption coefficients */
707             absres = FFABS(res);
708             if (absres)
709                 *f->adaptcoeffs = ((res & (-1<<31)) ^ (-1<<30)) >>
710                                   (25 + (absres <= f->avg*3) + (absres <= f->avg*4/3));
711             else
712                 *f->adaptcoeffs = 0;
713
714             f->avg += (absres - f->avg) / 16;
715
716             f->adaptcoeffs[-1] >>= 1;
717             f->adaptcoeffs[-2] >>= 1;
718             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
719         }
720
721         f->adaptcoeffs++;
722
723         /* Have we filled the history buffer? */
724         if (f->delay == f->historybuffer + HISTORY_SIZE + (order * 2)) {
725             memmove(f->historybuffer, f->delay - (order * 2),
726                     (order * 2) * sizeof(*f->historybuffer));
727             f->delay = f->historybuffer + order * 2;
728             f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
729         }
730     }
731 }
732
733 static void apply_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f,
734                          int32_t *data0, int32_t *data1,
735                          int count, int order, int fracbits)
736 {
737     do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[0], data0, count, order, fracbits);
738     if (data1)
739         do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[1], data1, count, order, fracbits);
740 }
741
742 static void ape_apply_filters(APEContext *ctx, int32_t *decoded0,
743                               int32_t *decoded1, int count)
744 {
745     int i;
746
747     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
748         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
749             break;
750         apply_filter(ctx, ctx->filters[i], decoded0, decoded1, count,
751                      ape_filter_orders[ctx->fset][i],
752                      ape_filter_fracbits[ctx->fset][i]);
753     }
754 }
755
756 static int init_frame_decoder(APEContext *ctx)
757 {
758     int i, ret;
759     if ((ret = init_entropy_decoder(ctx)) < 0)
760         return ret;
761     init_predictor_decoder(ctx);
762
763     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
764         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
765             break;
766         init_filter(ctx, ctx->filters[i], ctx->filterbuf[i],
767                     ape_filter_orders[ctx->fset][i]);
768     }
769     return 0;
770 }
771
772 static void ape_unpack_mono(APEContext *ctx, int count)
773 {
774     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
775         /* We are pure silence, so we're done. */
776         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence mono\n");
777         return;
778     }
779
780     entropy_decode(ctx, count, 0);
781     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], NULL, count);
782
783     /* Now apply the predictor decoding */
784     predictor_decode_mono(ctx, count);
785
786     /* Pseudo-stereo - just copy left channel to right channel */
787     if (ctx->channels == 2) {
788         memcpy(ctx->decoded[1], ctx->decoded[0], count * sizeof(*ctx->decoded[1]));
789     }
790 }
791
792 static void ape_unpack_stereo(APEContext *ctx, int count)
793 {
794     int32_t left, right;
795     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
796     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
797
798     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
799         /* We are pure silence, so we're done. */
800         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence stereo\n");
801         return;
802     }
803
804     entropy_decode(ctx, count, 1);
805     ape_apply_filters(ctx, decoded0, decoded1, count);
806
807     /* Now apply the predictor decoding */
808     predictor_decode_stereo(ctx, count);
809
810     /* Decorrelate and scale to output depth */
811     while (count--) {
812         left = *decoded1 - (*decoded0 / 2);
813         right = left + *decoded0;
814
815         *(decoded0++) = left;
816         *(decoded1++) = right;
817     }
818 }
819
820 static int ape_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
821                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
822 {
823     const uint8_t *buf = avpkt->data;
824     APEContext *s = avctx->priv_data;
825     uint8_t *sample8;
826     int16_t *sample16;
827     int32_t *sample24;
828     int i, ret;
829     int blockstodecode;
830     int bytes_used = 0;
831
832     /* this should never be negative, but bad things will happen if it is, so
833        check it just to make sure. */
834     av_assert0(s->samples >= 0);
835
836     if(!s->samples){
837         uint32_t nblocks, offset;
838         int buf_size;
839
840         if (!avpkt->size) {
841             *got_frame_ptr = 0;
842             return 0;
843         }
844         if (avpkt->size < 8) {
845             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
846             return AVERROR_INVALIDDATA;
847         }
848         buf_size = avpkt->size & ~3;
849         if (buf_size != avpkt->size) {
850             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "packet size is not a multiple of 4. "
851                    "extra bytes at the end will be skipped.\n");
852         }
853
854         av_fast_malloc(&s->data, &s->data_size, buf_size);
855         if (!s->data)
856             return AVERROR(ENOMEM);
857         s->dsp.bswap_buf((uint32_t*)s->data, (const uint32_t*)buf, buf_size >> 2);
858         s->ptr = s->data;
859         s->data_end = s->data + buf_size;
860
861         nblocks = bytestream_get_be32(&s->ptr);
862         offset  = bytestream_get_be32(&s->ptr);
863         if (offset > 3) {
864             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect offset passed\n");
865             s->data = NULL;
866             return AVERROR_INVALIDDATA;
867         }
868         if (s->data_end - s->ptr < offset) {
869             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
870             return AVERROR_INVALIDDATA;
871         }
872         s->ptr += offset;
873
874         if (!nblocks || nblocks > INT_MAX) {
875             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample count: %u.\n", nblocks);
876             return AVERROR_INVALIDDATA;
877         }
878         s->samples = nblocks;
879
880         /* Initialize the frame decoder */
881         if (init_frame_decoder(s) < 0) {
882             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error reading frame header\n");
883             return AVERROR_INVALIDDATA;
884         }
885
886         bytes_used = avpkt->size;
887     }
888
889     if (!s->data) {
890         *got_frame_ptr = 0;
891         return avpkt->size;
892     }
893
894     blockstodecode = FFMIN(BLOCKS_PER_LOOP, s->samples);
895
896     /* reallocate decoded sample buffer if needed */
897     av_fast_malloc(&s->decoded_buffer, &s->decoded_size,
898                    2 * FFALIGN(blockstodecode, 8) * sizeof(*s->decoded_buffer));
899     if (!s->decoded_buffer)
900         return AVERROR(ENOMEM);
901     memset(s->decoded_buffer, 0, s->decoded_size);
902     s->decoded[0] = s->decoded_buffer;
903     s->decoded[1] = s->decoded_buffer + FFALIGN(blockstodecode, 8);
904
905     /* get output buffer */
906     s->frame.nb_samples = blockstodecode;
907     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
908         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
909         return ret;
910     }
911
912     s->error=0;
913
914     if ((s->channels == 1) || (s->frameflags & APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO))
915         ape_unpack_mono(s, blockstodecode);
916     else
917         ape_unpack_stereo(s, blockstodecode);
918     emms_c();
919
920     if (s->error) {
921         s->samples=0;
922         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame\n");
923         return AVERROR_INVALIDDATA;
924     }
925
926     switch (s->bps) {
927     case 8:
928         sample8 = (uint8_t *)s->frame.data[0];
929         for (i = 0; i < blockstodecode; i++) {
930             *sample8++ = (s->decoded[0][i] + 0x80) & 0xff;
931             if (s->channels == 2)
932                 *sample8++ = (s->decoded[1][i] + 0x80) & 0xff;
933         }
934         break;
935     case 16:
936         sample16 = (int16_t *)s->frame.data[0];
937         for (i = 0; i < blockstodecode; i++) {
938             *sample16++ = s->decoded[0][i];
939             if (s->channels == 2)
940                 *sample16++ = s->decoded[1][i];
941         }
942         break;
943     case 24:
944         sample24 = (int32_t *)s->frame.data[0];
945         for (i = 0; i < blockstodecode; i++) {
946             *sample24++ = s->decoded[0][i] << 8;
947             if (s->channels == 2)
948                 *sample24++ = s->decoded[1][i] << 8;
949         }
950         break;
951     }
952
953     s->samples -= blockstodecode;
954
955     *got_frame_ptr   = 1;
956     *(AVFrame *)data = s->frame;
957
958     return bytes_used;
959 }
960
961 static void ape_flush(AVCodecContext *avctx)
962 {
963     APEContext *s = avctx->priv_data;
964     s->samples= 0;
965 }
966
967 AVCodec ff_ape_decoder = {
968     .name           = "ape",
969     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
970     .id             = CODEC_ID_APE,
971     .priv_data_size = sizeof(APEContext),
972     .init           = ape_decode_init,
973     .close          = ape_decode_close,
974     .decode         = ape_decode_frame,
975     .capabilities   = CODEC_CAP_SUBFRAMES | CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_DR1,
976     .flush = ape_flush,
977     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Monkey's Audio"),
978 };