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