apedec: remove unneeded entropy decoder normalization.
[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 #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     APEPredictor predictor;                  ///< predictor used for final reconstruction
144
145     int32_t decoded0[BLOCKS_PER_LOOP];       ///< decoded data for the first channel
146     int32_t decoded1[BLOCKS_PER_LOOP];       ///< decoded data for the second channel
147
148     int16_t* filterbuf[APE_FILTER_LEVELS];   ///< filter memory
149
150     APERangecoder rc;                        ///< rangecoder used to decode actual values
151     APERice riceX;                           ///< rice code parameters for the second channel
152     APERice riceY;                           ///< rice code parameters for the first channel
153     APEFilter filters[APE_FILTER_LEVELS][2]; ///< filters used for reconstruction
154
155     uint8_t *data;                           ///< current frame data
156     uint8_t *data_end;                       ///< frame data end
157     const uint8_t *ptr;                      ///< current position in frame data
158     const uint8_t *last_ptr;                 ///< position where last 4608-sample block ended
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     return 0;
220 filter_alloc_fail:
221     ape_decode_close(avctx);
222     return AVERROR(ENOMEM);
223 }
224
225 /**
226  * @name APE range decoding functions
227  * @{
228  */
229
230 #define CODE_BITS    32
231 #define TOP_VALUE    ((unsigned int)1 << (CODE_BITS-1))
232 #define SHIFT_BITS   (CODE_BITS - 9)
233 #define EXTRA_BITS   ((CODE_BITS-2) % 8 + 1)
234 #define BOTTOM_VALUE (TOP_VALUE >> 8)
235
236 /** Start the decoder */
237 static inline void range_start_decoding(APEContext *ctx)
238 {
239     ctx->rc.buffer = bytestream_get_byte(&ctx->ptr);
240     ctx->rc.low    = ctx->rc.buffer >> (8 - EXTRA_BITS);
241     ctx->rc.range  = (uint32_t) 1 << EXTRA_BITS;
242 }
243
244 /** Perform normalization */
245 static inline void range_dec_normalize(APEContext *ctx)
246 {
247     while (ctx->rc.range <= BOTTOM_VALUE) {
248         ctx->rc.buffer <<= 8;
249         if(ctx->ptr < ctx->data_end) {
250             ctx->rc.buffer += *ctx->ptr;
251             ctx->ptr++;
252         } else {
253             ctx->error = 1;
254         }
255         ctx->rc.low    = (ctx->rc.low << 8)    | ((ctx->rc.buffer >> 1) & 0xFF);
256         ctx->rc.range  <<= 8;
257     }
258 }
259
260 /**
261  * Calculate culmulative frequency for next symbol. Does NO update!
262  * @param ctx decoder context
263  * @param tot_f is the total frequency or (code_value)1<<shift
264  * @return the culmulative frequency
265  */
266 static inline int range_decode_culfreq(APEContext *ctx, int tot_f)
267 {
268     range_dec_normalize(ctx);
269     ctx->rc.help = ctx->rc.range / tot_f;
270     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
271 }
272
273 /**
274  * Decode value with given size in bits
275  * @param ctx decoder context
276  * @param shift number of bits to decode
277  */
278 static inline int range_decode_culshift(APEContext *ctx, int shift)
279 {
280     range_dec_normalize(ctx);
281     ctx->rc.help = ctx->rc.range >> shift;
282     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
283 }
284
285
286 /**
287  * Update decoding state
288  * @param ctx decoder context
289  * @param sy_f the interval length (frequency of the symbol)
290  * @param lt_f the lower end (frequency sum of < symbols)
291  */
292 static inline void range_decode_update(APEContext *ctx, int sy_f, int lt_f)
293 {
294     ctx->rc.low  -= ctx->rc.help * lt_f;
295     ctx->rc.range = ctx->rc.help * sy_f;
296 }
297
298 /** Decode n bits (n <= 16) without modelling */
299 static inline int range_decode_bits(APEContext *ctx, int n)
300 {
301     int sym = range_decode_culshift(ctx, n);
302     range_decode_update(ctx, 1, sym);
303     return sym;
304 }
305
306
307 #define MODEL_ELEMENTS 64
308
309 /**
310  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.97
311  */
312 static const uint16_t counts_3970[22] = {
313         0, 14824, 28224, 39348, 47855, 53994, 58171, 60926,
314     62682, 63786, 64463, 64878, 65126, 65276, 65365, 65419,
315     65450, 65469, 65480, 65487, 65491, 65493,
316 };
317
318 /**
319  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.97
320  */
321 static const uint16_t counts_diff_3970[21] = {
322     14824, 13400, 11124, 8507, 6139, 4177, 2755, 1756,
323     1104, 677, 415, 248, 150, 89, 54, 31,
324     19, 11, 7, 4, 2,
325 };
326
327 /**
328  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.98
329  */
330 static const uint16_t counts_3980[22] = {
331         0, 19578, 36160, 48417, 56323, 60899, 63265, 64435,
332     64971, 65232, 65351, 65416, 65447, 65466, 65476, 65482,
333     65485, 65488, 65490, 65491, 65492, 65493,
334 };
335
336 /**
337  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.98
338  */
339 static const uint16_t counts_diff_3980[21] = {
340     19578, 16582, 12257, 7906, 4576, 2366, 1170, 536,
341     261, 119, 65, 31, 19, 10, 6, 3,
342     3, 2, 1, 1, 1,
343 };
344
345 /**
346  * Decode symbol
347  * @param ctx decoder context
348  * @param counts probability range start position
349  * @param counts_diff probability range widths
350  */
351 static inline int range_get_symbol(APEContext *ctx,
352                                    const uint16_t counts[],
353                                    const uint16_t counts_diff[])
354 {
355     int symbol, cf;
356
357     cf = range_decode_culshift(ctx, 16);
358
359     if(cf > 65492){
360         symbol= cf - 65535 + 63;
361         range_decode_update(ctx, 1, cf);
362         if(cf > 65535)
363             ctx->error=1;
364         return symbol;
365     }
366     /* figure out the symbol inefficiently; a binary search would be much better */
367     for (symbol = 0; counts[symbol + 1] <= cf; symbol++);
368
369     range_decode_update(ctx, counts_diff[symbol], counts[symbol]);
370
371     return symbol;
372 }
373 /** @} */ // group rangecoder
374
375 static inline void update_rice(APERice *rice, int x)
376 {
377     int lim = rice->k ? (1 << (rice->k + 4)) : 0;
378     rice->ksum += ((x + 1) / 2) - ((rice->ksum + 16) >> 5);
379
380     if (rice->ksum < lim)
381         rice->k--;
382     else if (rice->ksum >= (1 << (rice->k + 5)))
383         rice->k++;
384 }
385
386 static inline int ape_decode_value(APEContext *ctx, APERice *rice)
387 {
388     int x, overflow;
389
390     if (ctx->fileversion < 3990) {
391         int tmpk;
392
393         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3970, counts_diff_3970);
394
395         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
396             tmpk = range_decode_bits(ctx, 5);
397             overflow = 0;
398         } else
399             tmpk = (rice->k < 1) ? 0 : rice->k - 1;
400
401         if (tmpk <= 16)
402             x = range_decode_bits(ctx, tmpk);
403         else {
404             x = range_decode_bits(ctx, 16);
405             x |= (range_decode_bits(ctx, tmpk - 16) << 16);
406         }
407         x += overflow << tmpk;
408     } else {
409         int base, pivot;
410
411         pivot = rice->ksum >> 5;
412         if (pivot == 0)
413             pivot = 1;
414
415         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3980, counts_diff_3980);
416
417         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
418             overflow  = range_decode_bits(ctx, 16) << 16;
419             overflow |= range_decode_bits(ctx, 16);
420         }
421
422         if (pivot < 0x10000) {
423             base = range_decode_culfreq(ctx, pivot);
424             range_decode_update(ctx, 1, base);
425         } else {
426             int base_hi = pivot, base_lo;
427             int bbits = 0;
428
429             while (base_hi & ~0xFFFF) {
430                 base_hi >>= 1;
431                 bbits++;
432             }
433             base_hi = range_decode_culfreq(ctx, base_hi + 1);
434             range_decode_update(ctx, 1, base_hi);
435             base_lo = range_decode_culfreq(ctx, 1 << bbits);
436             range_decode_update(ctx, 1, base_lo);
437
438             base = (base_hi << bbits) + base_lo;
439         }
440
441         x = base + overflow * pivot;
442     }
443
444     update_rice(rice, x);
445
446     /* Convert to signed */
447     if (x & 1)
448         return (x >> 1) + 1;
449     else
450         return -(x >> 1);
451 }
452
453 static void entropy_decode(APEContext *ctx, int blockstodecode, int stereo)
454 {
455     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
456     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
457
458     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
459         /* We are pure silence, just memset the output buffer. */
460         memset(decoded0, 0, blockstodecode * sizeof(int32_t));
461         memset(decoded1, 0, blockstodecode * sizeof(int32_t));
462     } else {
463         while (blockstodecode--) {
464             *decoded0++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceY);
465             if (stereo)
466                 *decoded1++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceX);
467         }
468     }
469 }
470
471 static int init_entropy_decoder(APEContext *ctx)
472 {
473     /* Read the CRC */
474     if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
475         return AVERROR_INVALIDDATA;
476     ctx->CRC = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
477
478     /* Read the frame flags if they exist */
479     ctx->frameflags = 0;
480     if ((ctx->fileversion > 3820) && (ctx->CRC & 0x80000000)) {
481         ctx->CRC &= ~0x80000000;
482
483         if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
484             return AVERROR_INVALIDDATA;
485         ctx->frameflags = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
486     }
487
488     /* Initialize the rice structs */
489     ctx->riceX.k = 10;
490     ctx->riceX.ksum = (1 << ctx->riceX.k) * 16;
491     ctx->riceY.k = 10;
492     ctx->riceY.ksum = (1 << ctx->riceY.k) * 16;
493
494     /* The first 8 bits of input are ignored. */
495     ctx->ptr++;
496
497     range_start_decoding(ctx);
498
499     return 0;
500 }
501
502 static const int32_t initial_coeffs[4] = {
503     360, 317, -109, 98
504 };
505
506 static void init_predictor_decoder(APEContext *ctx)
507 {
508     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
509
510     /* Zero the history buffers */
511     memset(p->historybuffer, 0, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
512     p->buf = p->historybuffer;
513
514     /* Initialize and zero the coefficients */
515     memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
516     memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
517     memset(p->coeffsB, 0, sizeof(p->coeffsB));
518
519     p->filterA[0] = p->filterA[1] = 0;
520     p->filterB[0] = p->filterB[1] = 0;
521     p->lastA[0]   = p->lastA[1]   = 0;
522 }
523
524 /** Get inverse sign of integer (-1 for positive, 1 for negative and 0 for zero) */
525 static inline int APESIGN(int32_t x) {
526     return (x < 0) - (x > 0);
527 }
528
529 static av_always_inline int predictor_update_filter(APEPredictor *p,
530                                                     const int decoded, const int filter,
531                                                     const int delayA,  const int delayB,
532                                                     const int adaptA,  const int adaptB)
533 {
534     int32_t predictionA, predictionB, sign;
535
536     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
537     p->buf[adaptA]     = APESIGN(p->buf[delayA]);
538     p->buf[delayA - 1] = p->buf[delayA] - p->buf[delayA - 1];
539     p->buf[adaptA - 1] = APESIGN(p->buf[delayA - 1]);
540
541     predictionA = p->buf[delayA    ] * p->coeffsA[filter][0] +
542                   p->buf[delayA - 1] * p->coeffsA[filter][1] +
543                   p->buf[delayA - 2] * p->coeffsA[filter][2] +
544                   p->buf[delayA - 3] * p->coeffsA[filter][3];
545
546     /*  Apply a scaled first-order filter compression */
547     p->buf[delayB]     = p->filterA[filter ^ 1] - ((p->filterB[filter] * 31) >> 5);
548     p->buf[adaptB]     = APESIGN(p->buf[delayB]);
549     p->buf[delayB - 1] = p->buf[delayB] - p->buf[delayB - 1];
550     p->buf[adaptB - 1] = APESIGN(p->buf[delayB - 1]);
551     p->filterB[filter] = p->filterA[filter ^ 1];
552
553     predictionB = p->buf[delayB    ] * p->coeffsB[filter][0] +
554                   p->buf[delayB - 1] * p->coeffsB[filter][1] +
555                   p->buf[delayB - 2] * p->coeffsB[filter][2] +
556                   p->buf[delayB - 3] * p->coeffsB[filter][3] +
557                   p->buf[delayB - 4] * p->coeffsB[filter][4];
558
559     p->lastA[filter] = decoded + ((predictionA + (predictionB >> 1)) >> 10);
560     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((p->filterA[filter] * 31) >> 5);
561
562     sign = APESIGN(decoded);
563     p->coeffsA[filter][0] += p->buf[adaptA    ] * sign;
564     p->coeffsA[filter][1] += p->buf[adaptA - 1] * sign;
565     p->coeffsA[filter][2] += p->buf[adaptA - 2] * sign;
566     p->coeffsA[filter][3] += p->buf[adaptA - 3] * sign;
567     p->coeffsB[filter][0] += p->buf[adaptB    ] * sign;
568     p->coeffsB[filter][1] += p->buf[adaptB - 1] * sign;
569     p->coeffsB[filter][2] += p->buf[adaptB - 2] * sign;
570     p->coeffsB[filter][3] += p->buf[adaptB - 3] * sign;
571     p->coeffsB[filter][4] += p->buf[adaptB - 4] * sign;
572
573     return p->filterA[filter];
574 }
575
576 static void predictor_decode_stereo(APEContext *ctx, int count)
577 {
578     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
579     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
580     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
581
582     while (count--) {
583         /* Predictor Y */
584         *decoded0 = predictor_update_filter(p, *decoded0, 0, YDELAYA, YDELAYB,
585                                             YADAPTCOEFFSA, YADAPTCOEFFSB);
586         decoded0++;
587         *decoded1 = predictor_update_filter(p, *decoded1, 1, XDELAYA, XDELAYB,
588                                             XADAPTCOEFFSA, XADAPTCOEFFSB);
589         decoded1++;
590
591         /* Combined */
592         p->buf++;
593
594         /* Have we filled the history buffer? */
595         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
596             memmove(p->historybuffer, p->buf, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
597             p->buf = p->historybuffer;
598         }
599     }
600 }
601
602 static void predictor_decode_mono(APEContext *ctx, int count)
603 {
604     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
605     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
606     int32_t predictionA, currentA, A, sign;
607
608     currentA = p->lastA[0];
609
610     while (count--) {
611         A = *decoded0;
612
613         p->buf[YDELAYA] = currentA;
614         p->buf[YDELAYA - 1] = p->buf[YDELAYA] - p->buf[YDELAYA - 1];
615
616         predictionA = p->buf[YDELAYA    ] * p->coeffsA[0][0] +
617                       p->buf[YDELAYA - 1] * p->coeffsA[0][1] +
618                       p->buf[YDELAYA - 2] * p->coeffsA[0][2] +
619                       p->buf[YDELAYA - 3] * p->coeffsA[0][3];
620
621         currentA = A + (predictionA >> 10);
622
623         p->buf[YADAPTCOEFFSA]     = APESIGN(p->buf[YDELAYA    ]);
624         p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] = APESIGN(p->buf[YDELAYA - 1]);
625
626         sign = APESIGN(A);
627         p->coeffsA[0][0] += p->buf[YADAPTCOEFFSA    ] * sign;
628         p->coeffsA[0][1] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] * sign;
629         p->coeffsA[0][2] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 2] * sign;
630         p->coeffsA[0][3] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 3] * sign;
631
632         p->buf++;
633
634         /* Have we filled the history buffer? */
635         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
636             memmove(p->historybuffer, p->buf, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
637             p->buf = p->historybuffer;
638         }
639
640         p->filterA[0] = currentA + ((p->filterA[0] * 31) >> 5);
641         *(decoded0++) = p->filterA[0];
642     }
643
644     p->lastA[0] = currentA;
645 }
646
647 static void do_init_filter(APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
648 {
649     f->coeffs = buf;
650     f->historybuffer = buf + order;
651     f->delay       = f->historybuffer + order * 2;
652     f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
653
654     memset(f->historybuffer, 0, (order * 2) * sizeof(int16_t));
655     memset(f->coeffs, 0, order * sizeof(int16_t));
656     f->avg = 0;
657 }
658
659 static void init_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
660 {
661     do_init_filter(&f[0], buf, order);
662     do_init_filter(&f[1], buf + order * 3 + HISTORY_SIZE, order);
663 }
664
665 static void do_apply_filter(APEContext *ctx, int version, APEFilter *f,
666                             int32_t *data, int count, int order, int fracbits)
667 {
668     int res;
669     int absres;
670
671     while (count--) {
672         /* round fixedpoint scalar product */
673         res = ctx->dsp.scalarproduct_and_madd_int16(f->coeffs, f->delay - order,
674                                                     f->adaptcoeffs - order,
675                                                     order, APESIGN(*data));
676         res = (res + (1 << (fracbits - 1))) >> fracbits;
677         res += *data;
678         *data++ = res;
679
680         /* Update the output history */
681         *f->delay++ = av_clip_int16(res);
682
683         if (version < 3980) {
684             /* Version ??? to < 3.98 files (untested) */
685             f->adaptcoeffs[0]  = (res == 0) ? 0 : ((res >> 28) & 8) - 4;
686             f->adaptcoeffs[-4] >>= 1;
687             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
688         } else {
689             /* Version 3.98 and later files */
690
691             /* Update the adaption coefficients */
692             absres = FFABS(res);
693             if (absres)
694                 *f->adaptcoeffs = ((res & (1<<31)) - (1<<30)) >>
695                                   (25 + (absres <= f->avg*3) + (absres <= f->avg*4/3));
696             else
697                 *f->adaptcoeffs = 0;
698
699             f->avg += (absres - f->avg) / 16;
700
701             f->adaptcoeffs[-1] >>= 1;
702             f->adaptcoeffs[-2] >>= 1;
703             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
704         }
705
706         f->adaptcoeffs++;
707
708         /* Have we filled the history buffer? */
709         if (f->delay == f->historybuffer + HISTORY_SIZE + (order * 2)) {
710             memmove(f->historybuffer, f->delay - (order * 2),
711                     (order * 2) * sizeof(int16_t));
712             f->delay = f->historybuffer + order * 2;
713             f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
714         }
715     }
716 }
717
718 static void apply_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f,
719                          int32_t *data0, int32_t *data1,
720                          int count, int order, int fracbits)
721 {
722     do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[0], data0, count, order, fracbits);
723     if (data1)
724         do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[1], data1, count, order, fracbits);
725 }
726
727 static void ape_apply_filters(APEContext *ctx, int32_t *decoded0,
728                               int32_t *decoded1, int count)
729 {
730     int i;
731
732     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
733         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
734             break;
735         apply_filter(ctx, ctx->filters[i], decoded0, decoded1, count,
736                      ape_filter_orders[ctx->fset][i],
737                      ape_filter_fracbits[ctx->fset][i]);
738     }
739 }
740
741 static int init_frame_decoder(APEContext *ctx)
742 {
743     int i, ret;
744     if ((ret = init_entropy_decoder(ctx)) < 0)
745         return ret;
746     init_predictor_decoder(ctx);
747
748     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
749         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
750             break;
751         init_filter(ctx, ctx->filters[i], ctx->filterbuf[i],
752                     ape_filter_orders[ctx->fset][i]);
753     }
754     return 0;
755 }
756
757 static void ape_unpack_mono(APEContext *ctx, int count)
758 {
759     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
760     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
761
762     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
763         entropy_decode(ctx, count, 0);
764         /* We are pure silence, so we're done. */
765         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence mono\n");
766         return;
767     }
768
769     entropy_decode(ctx, count, 0);
770     ape_apply_filters(ctx, decoded0, NULL, count);
771
772     /* Now apply the predictor decoding */
773     predictor_decode_mono(ctx, count);
774
775     /* Pseudo-stereo - just copy left channel to right channel */
776     if (ctx->channels == 2) {
777         memcpy(decoded1, decoded0, count * sizeof(*decoded1));
778     }
779 }
780
781 static void ape_unpack_stereo(APEContext *ctx, int count)
782 {
783     int32_t left, right;
784     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
785     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
786
787     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
788         /* We are pure silence, so we're done. */
789         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence stereo\n");
790         return;
791     }
792
793     entropy_decode(ctx, count, 1);
794     ape_apply_filters(ctx, decoded0, decoded1, count);
795
796     /* Now apply the predictor decoding */
797     predictor_decode_stereo(ctx, count);
798
799     /* Decorrelate and scale to output depth */
800     while (count--) {
801         left = *decoded1 - (*decoded0 / 2);
802         right = left + *decoded0;
803
804         *(decoded0++) = left;
805         *(decoded1++) = right;
806     }
807 }
808
809 static int ape_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
810                             void *data, int *data_size,
811                             AVPacket *avpkt)
812 {
813     const uint8_t *buf = avpkt->data;
814     int buf_size = avpkt->size;
815     APEContext *s = avctx->priv_data;
816     int16_t *samples = data;
817     uint32_t nblocks;
818     int i;
819     int blockstodecode;
820     int bytes_used;
821
822     /* should not happen but who knows */
823     if (BLOCKS_PER_LOOP * 2 * avctx->channels > *data_size) {
824         av_log (avctx, AV_LOG_ERROR, "Output buffer is too small.\n");
825         return AVERROR(EINVAL);
826     }
827
828     /* this should never be negative, but bad things will happen if it is, so
829        check it just to make sure. */
830     av_assert0(s->samples >= 0);
831
832     if(!s->samples){
833         uint32_t offset;
834         void *tmp_data;
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         tmp_data = av_realloc(s->data, FFALIGN(buf_size, 4));
842         if (!tmp_data)
843             return AVERROR(ENOMEM);
844         s->data = tmp_data;
845         s->dsp.bswap_buf((uint32_t*)s->data, (const uint32_t*)buf, buf_size >> 2);
846         s->ptr = s->last_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
878     if (!s->data) {
879         *data_size = 0;
880         return buf_size;
881     }
882
883     nblocks = s->samples;
884     blockstodecode = FFMIN(BLOCKS_PER_LOOP, nblocks);
885
886     s->error=0;
887
888     if ((s->channels == 1) || (s->frameflags & APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO))
889         ape_unpack_mono(s, blockstodecode);
890     else
891         ape_unpack_stereo(s, blockstodecode);
892     emms_c();
893
894     if (s->error) {
895         s->samples=0;
896         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame\n");
897         return AVERROR_INVALIDDATA;
898     }
899
900     for (i = 0; i < blockstodecode; i++) {
901         *samples++ = s->decoded0[i];
902         if(s->channels == 2)
903             *samples++ = s->decoded1[i];
904     }
905
906     s->samples -= blockstodecode;
907
908     *data_size = blockstodecode * 2 * s->channels;
909     bytes_used = s->samples ? s->ptr - s->last_ptr : buf_size;
910     s->last_ptr = s->ptr;
911     return bytes_used;
912 }
913
914 static void ape_flush(AVCodecContext *avctx)
915 {
916     APEContext *s = avctx->priv_data;
917     s->samples= 0;
918 }
919
920 AVCodec ff_ape_decoder = {
921     .name           = "ape",
922     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
923     .id             = CODEC_ID_APE,
924     .priv_data_size = sizeof(APEContext),
925     .init           = ape_decode_init,
926     .close          = ape_decode_close,
927     .decode         = ape_decode_frame,
928     .capabilities = CODEC_CAP_SUBFRAMES,
929     .flush = ape_flush,
930     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Monkey's Audio"),
931 };