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