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