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