Add channel layout to several audio decoders I maintain
[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 "bitstream.h"
27 #include "bytestream.h"
28
29 /**
30  * @file apedec.c
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     DSPContext dsp;
131     int channels;
132     int samples;                             ///< samples left to decode in current frame
133
134     int fileversion;                         ///< codec version, very important in decoding process
135     int compression_level;                   ///< compression levels
136     int fset;                                ///< which filter set to use (calculated from compression level)
137     int flags;                               ///< global decoder flags
138
139     uint32_t CRC;                            ///< frame CRC
140     int frameflags;                          ///< frame flags
141     int currentframeblocks;                  ///< samples (per channel) in current frame
142     int blocksdecoded;                       ///< count of decoded samples in current frame
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_init(AVCodecContext * avctx)
166 {
167     APEContext *s = avctx->priv_data;
168     int i;
169
170     if (avctx->extradata_size != 6) {
171         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect extradata\n");
172         return -1;
173     }
174     if (avctx->bits_per_coded_sample != 16) {
175         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only 16-bit samples are supported\n");
176         return -1;
177     }
178     if (avctx->channels > 2) {
179         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo is supported\n");
180         return -1;
181     }
182     s->avctx             = avctx;
183     s->channels          = avctx->channels;
184     s->fileversion       = AV_RL16(avctx->extradata);
185     s->compression_level = AV_RL16(avctx->extradata + 2);
186     s->flags             = AV_RL16(avctx->extradata + 4);
187
188     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Compression Level: %d - Flags: %d\n", s->compression_level, s->flags);
189     if (s->compression_level % 1000 || s->compression_level > COMPRESSION_LEVEL_INSANE) {
190         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect compression level %d\n", s->compression_level);
191         return -1;
192     }
193     s->fset = s->compression_level / 1000 - 1;
194     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
195         if (!ape_filter_orders[s->fset][i])
196             break;
197         s->filterbuf[i] = av_malloc((ape_filter_orders[s->fset][i] * 3 + HISTORY_SIZE) * 4);
198     }
199
200     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
201     avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16;
202     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? CH_LAYOUT_STEREO : CH_LAYOUT_MONO;
203     return 0;
204 }
205
206 static av_cold int ape_decode_close(AVCodecContext * avctx)
207 {
208     APEContext *s = avctx->priv_data;
209     int i;
210
211     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++)
212         av_freep(&s->filterbuf[i]);
213
214     return 0;
215 }
216
217 /**
218  * @defgroup rangecoder APE range decoder
219  * @{
220  */
221
222 #define CODE_BITS    32
223 #define TOP_VALUE    ((unsigned int)1 << (CODE_BITS-1))
224 #define SHIFT_BITS   (CODE_BITS - 9)
225 #define EXTRA_BITS   ((CODE_BITS-2) % 8 + 1)
226 #define BOTTOM_VALUE (TOP_VALUE >> 8)
227
228 /** Start the decoder */
229 static inline void range_start_decoding(APEContext * ctx)
230 {
231     ctx->rc.buffer = bytestream_get_byte(&ctx->ptr);
232     ctx->rc.low    = ctx->rc.buffer >> (8 - EXTRA_BITS);
233     ctx->rc.range  = (uint32_t) 1 << EXTRA_BITS;
234 }
235
236 /** Perform normalization */
237 static inline void range_dec_normalize(APEContext * ctx)
238 {
239     while (ctx->rc.range <= BOTTOM_VALUE) {
240         ctx->rc.buffer <<= 8;
241         if(ctx->ptr < ctx->data_end)
242             ctx->rc.buffer += *ctx->ptr;
243         ctx->ptr++;
244         ctx->rc.low    = (ctx->rc.low << 8)    | ((ctx->rc.buffer >> 1) & 0xFF);
245         ctx->rc.range  <<= 8;
246     }
247 }
248
249 /**
250  * Calculate culmulative frequency for next symbol. Does NO update!
251  * @param tot_f is the total frequency or (code_value)1<<shift
252  * @return the culmulative frequency
253  */
254 static inline int range_decode_culfreq(APEContext * ctx, int tot_f)
255 {
256     range_dec_normalize(ctx);
257     ctx->rc.help = ctx->rc.range / tot_f;
258     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
259 }
260
261 /**
262  * Decode value with given size in bits
263  * @param shift number of bits to decode
264  */
265 static inline int range_decode_culshift(APEContext * ctx, int shift)
266 {
267     range_dec_normalize(ctx);
268     ctx->rc.help = ctx->rc.range >> shift;
269     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
270 }
271
272
273 /**
274  * Update decoding state
275  * @param sy_f the interval length (frequency of the symbol)
276  * @param lt_f the lower end (frequency sum of < symbols)
277  */
278 static inline void range_decode_update(APEContext * ctx, int sy_f, int lt_f)
279 {
280     ctx->rc.low  -= ctx->rc.help * lt_f;
281     ctx->rc.range = ctx->rc.help * sy_f;
282 }
283
284 /** Decode n bits (n <= 16) without modelling */
285 static inline int range_decode_bits(APEContext * ctx, int n)
286 {
287     int sym = range_decode_culshift(ctx, n);
288     range_decode_update(ctx, 1, sym);
289     return sym;
290 }
291
292
293 #define MODEL_ELEMENTS 64
294
295 /**
296  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.97
297  */
298 static const uint16_t counts_3970[22] = {
299         0, 14824, 28224, 39348, 47855, 53994, 58171, 60926,
300     62682, 63786, 64463, 64878, 65126, 65276, 65365, 65419,
301     65450, 65469, 65480, 65487, 65491, 65493,
302 };
303
304 /**
305  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.97
306  */
307 static const uint16_t counts_diff_3970[21] = {
308     14824, 13400, 11124, 8507, 6139, 4177, 2755, 1756,
309     1104, 677, 415, 248, 150, 89, 54, 31,
310     19, 11, 7, 4, 2,
311 };
312
313 /**
314  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.98
315  */
316 static const uint16_t counts_3980[22] = {
317         0, 19578, 36160, 48417, 56323, 60899, 63265, 64435,
318     64971, 65232, 65351, 65416, 65447, 65466, 65476, 65482,
319     65485, 65488, 65490, 65491, 65492, 65493,
320 };
321
322 /**
323  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.98
324  */
325 static const uint16_t counts_diff_3980[21] = {
326     19578, 16582, 12257, 7906, 4576, 2366, 1170, 536,
327     261, 119, 65, 31, 19, 10, 6, 3,
328     3, 2, 1, 1, 1,
329 };
330
331 /**
332  * Decode symbol
333  * @param counts probability range start position
334  * @param count_diffs probability range widths
335  */
336 static inline int range_get_symbol(APEContext * ctx,
337                                    const uint16_t counts[],
338                                    const uint16_t counts_diff[])
339 {
340     int symbol, cf;
341
342     cf = range_decode_culshift(ctx, 16);
343
344     if(cf > 65492){
345         symbol= cf - 65535 + 63;
346         range_decode_update(ctx, 1, cf);
347         if(cf > 65535)
348             ctx->error=1;
349         return symbol;
350     }
351     /* figure out the symbol inefficiently; a binary search would be much better */
352     for (symbol = 0; counts[symbol + 1] <= cf; symbol++);
353
354     range_decode_update(ctx, counts_diff[symbol], counts[symbol]);
355
356     return symbol;
357 }
358 /** @} */ // group rangecoder
359
360 static inline void update_rice(APERice *rice, int x)
361 {
362     int lim = rice->k ? (1 << (rice->k + 4)) : 0;
363     rice->ksum += ((x + 1) / 2) - ((rice->ksum + 16) >> 5);
364
365     if (rice->ksum < lim)
366         rice->k--;
367     else if (rice->ksum >= (1 << (rice->k + 5)))
368         rice->k++;
369 }
370
371 static inline int ape_decode_value(APEContext * ctx, APERice *rice)
372 {
373     int x, overflow;
374
375     if (ctx->fileversion < 3990) {
376         int tmpk;
377
378         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3970, counts_diff_3970);
379
380         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
381             tmpk = range_decode_bits(ctx, 5);
382             overflow = 0;
383         } else
384             tmpk = (rice->k < 1) ? 0 : rice->k - 1;
385
386         if (tmpk <= 16)
387             x = range_decode_bits(ctx, tmpk);
388         else {
389             x = range_decode_bits(ctx, 16);
390             x |= (range_decode_bits(ctx, tmpk - 16) << 16);
391         }
392         x += overflow << tmpk;
393     } else {
394         int base, pivot;
395
396         pivot = rice->ksum >> 5;
397         if (pivot == 0)
398             pivot = 1;
399
400         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3980, counts_diff_3980);
401
402         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
403             overflow  = range_decode_bits(ctx, 16) << 16;
404             overflow |= range_decode_bits(ctx, 16);
405         }
406
407         base = range_decode_culfreq(ctx, pivot);
408         range_decode_update(ctx, 1, base);
409
410         x = base + overflow * pivot;
411     }
412
413     update_rice(rice, x);
414
415     /* Convert to signed */
416     if (x & 1)
417         return (x >> 1) + 1;
418     else
419         return -(x >> 1);
420 }
421
422 static void entropy_decode(APEContext * ctx, int blockstodecode, int stereo)
423 {
424     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
425     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
426
427     ctx->blocksdecoded = blockstodecode;
428
429     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
430         /* We are pure silence, just memset the output buffer. */
431         memset(decoded0, 0, blockstodecode * sizeof(int32_t));
432         memset(decoded1, 0, blockstodecode * sizeof(int32_t));
433     } else {
434         while (blockstodecode--) {
435             *decoded0++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceY);
436             if (stereo)
437                 *decoded1++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceX);
438         }
439     }
440
441     if (ctx->blocksdecoded == ctx->currentframeblocks)
442         range_dec_normalize(ctx);   /* normalize to use up all bytes */
443 }
444
445 static void init_entropy_decoder(APEContext * ctx)
446 {
447     /* Read the CRC */
448     ctx->CRC = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
449
450     /* Read the frame flags if they exist */
451     ctx->frameflags = 0;
452     if ((ctx->fileversion > 3820) && (ctx->CRC & 0x80000000)) {
453         ctx->CRC &= ~0x80000000;
454
455         ctx->frameflags = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
456     }
457
458     /* Keep a count of the blocks decoded in this frame */
459     ctx->blocksdecoded = 0;
460
461     /* Initialize the rice structs */
462     ctx->riceX.k = 10;
463     ctx->riceX.ksum = (1 << ctx->riceX.k) * 16;
464     ctx->riceY.k = 10;
465     ctx->riceY.ksum = (1 << ctx->riceY.k) * 16;
466
467     /* The first 8 bits of input are ignored. */
468     ctx->ptr++;
469
470     range_start_decoding(ctx);
471 }
472
473 static const int32_t initial_coeffs[4] = {
474     360, 317, -109, 98
475 };
476
477 static void init_predictor_decoder(APEContext * ctx)
478 {
479     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
480
481     /* Zero the history buffers */
482     memset(p->historybuffer, 0, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
483     p->buf = p->historybuffer;
484
485     /* Initialize and zero the coefficients */
486     memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
487     memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
488     memset(p->coeffsB, 0, sizeof(p->coeffsB));
489
490     p->filterA[0] = p->filterA[1] = 0;
491     p->filterB[0] = p->filterB[1] = 0;
492     p->lastA[0]   = p->lastA[1]   = 0;
493 }
494
495 /** Get inverse sign of integer (-1 for positive, 1 for negative and 0 for zero) */
496 static inline int APESIGN(int32_t x) {
497     return (x < 0) - (x > 0);
498 }
499
500 static int predictor_update_filter(APEPredictor *p, const int decoded, const int filter, const int delayA, const int delayB, const int adaptA, const int adaptB)
501 {
502     int32_t predictionA, predictionB;
503
504     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
505     p->buf[adaptA]     = APESIGN(p->buf[delayA]);
506     p->buf[delayA - 1] = p->buf[delayA] - p->buf[delayA - 1];
507     p->buf[adaptA - 1] = APESIGN(p->buf[delayA - 1]);
508
509     predictionA = p->buf[delayA    ] * p->coeffsA[filter][0] +
510                   p->buf[delayA - 1] * p->coeffsA[filter][1] +
511                   p->buf[delayA - 2] * p->coeffsA[filter][2] +
512                   p->buf[delayA - 3] * p->coeffsA[filter][3];
513
514     /*  Apply a scaled first-order filter compression */
515     p->buf[delayB]     = p->filterA[filter ^ 1] - ((p->filterB[filter] * 31) >> 5);
516     p->buf[adaptB]     = APESIGN(p->buf[delayB]);
517     p->buf[delayB - 1] = p->buf[delayB] - p->buf[delayB - 1];
518     p->buf[adaptB - 1] = APESIGN(p->buf[delayB - 1]);
519     p->filterB[filter] = p->filterA[filter ^ 1];
520
521     predictionB = p->buf[delayB    ] * p->coeffsB[filter][0] +
522                   p->buf[delayB - 1] * p->coeffsB[filter][1] +
523                   p->buf[delayB - 2] * p->coeffsB[filter][2] +
524                   p->buf[delayB - 3] * p->coeffsB[filter][3] +
525                   p->buf[delayB - 4] * p->coeffsB[filter][4];
526
527     p->lastA[filter] = decoded + ((predictionA + (predictionB >> 1)) >> 10);
528     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((p->filterA[filter] * 31) >> 5);
529
530     if (!decoded) // no need updating filter coefficients
531         return p->filterA[filter];
532
533     if (decoded > 0) {
534         p->coeffsA[filter][0] -= p->buf[adaptA    ];
535         p->coeffsA[filter][1] -= p->buf[adaptA - 1];
536         p->coeffsA[filter][2] -= p->buf[adaptA - 2];
537         p->coeffsA[filter][3] -= p->buf[adaptA - 3];
538
539         p->coeffsB[filter][0] -= p->buf[adaptB    ];
540         p->coeffsB[filter][1] -= p->buf[adaptB - 1];
541         p->coeffsB[filter][2] -= p->buf[adaptB - 2];
542         p->coeffsB[filter][3] -= p->buf[adaptB - 3];
543         p->coeffsB[filter][4] -= p->buf[adaptB - 4];
544     } else {
545         p->coeffsA[filter][0] += p->buf[adaptA    ];
546         p->coeffsA[filter][1] += p->buf[adaptA - 1];
547         p->coeffsA[filter][2] += p->buf[adaptA - 2];
548         p->coeffsA[filter][3] += p->buf[adaptA - 3];
549
550         p->coeffsB[filter][0] += p->buf[adaptB    ];
551         p->coeffsB[filter][1] += p->buf[adaptB - 1];
552         p->coeffsB[filter][2] += p->buf[adaptB - 2];
553         p->coeffsB[filter][3] += p->buf[adaptB - 3];
554         p->coeffsB[filter][4] += p->buf[adaptB - 4];
555     }
556     return p->filterA[filter];
557 }
558
559 static void predictor_decode_stereo(APEContext * ctx, int count)
560 {
561     int32_t predictionA, predictionB;
562     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
563     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
564     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
565
566     while (count--) {
567         /* Predictor Y */
568         predictionA = predictor_update_filter(p, *decoded0, 0, YDELAYA, YDELAYB, YADAPTCOEFFSA, YADAPTCOEFFSB);
569         predictionB = predictor_update_filter(p, *decoded1, 1, XDELAYA, XDELAYB, XADAPTCOEFFSA, XADAPTCOEFFSB);
570         *(decoded0++) = predictionA;
571         *(decoded1++) = predictionB;
572
573         /* Combined */
574         p->buf++;
575
576         /* Have we filled the history buffer? */
577         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
578             memmove(p->historybuffer, p->buf, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
579             p->buf = p->historybuffer;
580         }
581     }
582 }
583
584 static void predictor_decode_mono(APEContext * ctx, int count)
585 {
586     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
587     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
588     int32_t predictionA, currentA, A;
589
590     currentA = p->lastA[0];
591
592     while (count--) {
593         A = *decoded0;
594
595         p->buf[YDELAYA] = currentA;
596         p->buf[YDELAYA - 1] = p->buf[YDELAYA] - p->buf[YDELAYA - 1];
597
598         predictionA = p->buf[YDELAYA    ] * p->coeffsA[0][0] +
599                       p->buf[YDELAYA - 1] * p->coeffsA[0][1] +
600                       p->buf[YDELAYA - 2] * p->coeffsA[0][2] +
601                       p->buf[YDELAYA - 3] * p->coeffsA[0][3];
602
603         currentA = A + (predictionA >> 10);
604
605         p->buf[YADAPTCOEFFSA]     = APESIGN(p->buf[YDELAYA    ]);
606         p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] = APESIGN(p->buf[YDELAYA - 1]);
607
608         if (A > 0) {
609             p->coeffsA[0][0] -= p->buf[YADAPTCOEFFSA    ];
610             p->coeffsA[0][1] -= p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1];
611             p->coeffsA[0][2] -= p->buf[YADAPTCOEFFSA - 2];
612             p->coeffsA[0][3] -= p->buf[YADAPTCOEFFSA - 3];
613         } else if (A < 0) {
614             p->coeffsA[0][0] += p->buf[YADAPTCOEFFSA    ];
615             p->coeffsA[0][1] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1];
616             p->coeffsA[0][2] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 2];
617             p->coeffsA[0][3] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 3];
618         }
619
620         p->buf++;
621
622         /* Have we filled the history buffer? */
623         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
624             memmove(p->historybuffer, p->buf, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
625             p->buf = p->historybuffer;
626         }
627
628         p->filterA[0] = currentA + ((p->filterA[0] * 31) >> 5);
629         *(decoded0++) = p->filterA[0];
630     }
631
632     p->lastA[0] = currentA;
633 }
634
635 static void do_init_filter(APEFilter *f, int16_t * buf, int order)
636 {
637     f->coeffs = buf;
638     f->historybuffer = buf + order;
639     f->delay       = f->historybuffer + order * 2;
640     f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
641
642     memset(f->historybuffer, 0, (order * 2) * sizeof(int16_t));
643     memset(f->coeffs, 0, order * sizeof(int16_t));
644     f->avg = 0;
645 }
646
647 static void init_filter(APEContext * ctx, APEFilter *f, int16_t * buf, int order)
648 {
649     do_init_filter(&f[0], buf, order);
650     do_init_filter(&f[1], buf + order * 3 + HISTORY_SIZE, order);
651 }
652
653 static inline void do_apply_filter(APEContext * ctx, int version, APEFilter *f, int32_t *data, int count, int order, int fracbits)
654 {
655     int res;
656     int absres;
657
658     while (count--) {
659         /* round fixedpoint scalar product */
660         res = (ctx->dsp.scalarproduct_int16(f->delay - order, f->coeffs, order, 0) + (1 << (fracbits - 1))) >> fracbits;
661
662         if (*data < 0)
663             ctx->dsp.add_int16(f->coeffs, f->adaptcoeffs - order, order);
664         else if (*data > 0)
665             ctx->dsp.sub_int16(f->coeffs, f->adaptcoeffs - order, order);
666
667         res += *data;
668
669         *data++ = res;
670
671         /* Update the output history */
672         *f->delay++ = av_clip_int16(res);
673
674         if (version < 3980) {
675             /* Version ??? to < 3.98 files (untested) */
676             f->adaptcoeffs[0]  = (res == 0) ? 0 : ((res >> 28) & 8) - 4;
677             f->adaptcoeffs[-4] >>= 1;
678             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
679         } else {
680             /* Version 3.98 and later files */
681
682             /* Update the adaption coefficients */
683             absres = (res < 0 ? -res : res);
684
685             if (absres > (f->avg * 3))
686                 *f->adaptcoeffs = ((res >> 25) & 64) - 32;
687             else if (absres > (f->avg * 4) / 3)
688                 *f->adaptcoeffs = ((res >> 26) & 32) - 16;
689             else if (absres > 0)
690                 *f->adaptcoeffs = ((res >> 27) & 16) - 8;
691             else
692                 *f->adaptcoeffs = 0;
693
694             f->avg += (absres - f->avg) / 16;
695
696             f->adaptcoeffs[-1] >>= 1;
697             f->adaptcoeffs[-2] >>= 1;
698             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
699         }
700
701         f->adaptcoeffs++;
702
703         /* Have we filled the history buffer? */
704         if (f->delay == f->historybuffer + HISTORY_SIZE + (order * 2)) {
705             memmove(f->historybuffer, f->delay - (order * 2),
706                     (order * 2) * sizeof(int16_t));
707             f->delay = f->historybuffer + order * 2;
708             f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
709         }
710     }
711 }
712
713 static void apply_filter(APEContext * ctx, APEFilter *f,
714                          int32_t * data0, int32_t * data1,
715                          int count, int order, int fracbits)
716 {
717     do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[0], data0, count, order, fracbits);
718     if (data1)
719         do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[1], data1, count, order, fracbits);
720 }
721
722 static void ape_apply_filters(APEContext * ctx, int32_t * decoded0,
723                               int32_t * decoded1, int count)
724 {
725     int i;
726
727     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
728         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
729             break;
730         apply_filter(ctx, ctx->filters[i], decoded0, decoded1, count, ape_filter_orders[ctx->fset][i], ape_filter_fracbits[ctx->fset][i]);
731     }
732 }
733
734 static void init_frame_decoder(APEContext * ctx)
735 {
736     int i;
737     init_entropy_decoder(ctx);
738     init_predictor_decoder(ctx);
739
740     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
741         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
742             break;
743         init_filter(ctx, ctx->filters[i], ctx->filterbuf[i], ape_filter_orders[ctx->fset][i]);
744     }
745 }
746
747 static void ape_unpack_mono(APEContext * ctx, int count)
748 {
749     int32_t left;
750     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
751     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
752
753     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
754         entropy_decode(ctx, count, 0);
755         /* We are pure silence, so we're done. */
756         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence mono\n");
757         return;
758     }
759
760     entropy_decode(ctx, count, 0);
761     ape_apply_filters(ctx, decoded0, NULL, count);
762
763     /* Now apply the predictor decoding */
764     predictor_decode_mono(ctx, count);
765
766     /* Pseudo-stereo - just copy left channel to right channel */
767     if (ctx->channels == 2) {
768         while (count--) {
769             left = *decoded0;
770             *(decoded1++) = *(decoded0++) = left;
771         }
772     }
773 }
774
775 static void ape_unpack_stereo(APEContext * ctx, int count)
776 {
777     int32_t left, right;
778     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
779     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
780
781     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
782         /* We are pure silence, so we're done. */
783         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence stereo\n");
784         return;
785     }
786
787     entropy_decode(ctx, count, 1);
788     ape_apply_filters(ctx, decoded0, decoded1, count);
789
790     /* Now apply the predictor decoding */
791     predictor_decode_stereo(ctx, count);
792
793     /* Decorrelate and scale to output depth */
794     while (count--) {
795         left = *decoded1 - (*decoded0 / 2);
796         right = left + *decoded0;
797
798         *(decoded0++) = left;
799         *(decoded1++) = right;
800     }
801 }
802
803 static int ape_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
804                             void *data, int *data_size,
805                             const uint8_t * buf, int buf_size)
806 {
807     APEContext *s = avctx->priv_data;
808     int16_t *samples = data;
809     int nblocks;
810     int i, n;
811     int blockstodecode;
812     int bytes_used;
813
814     if (buf_size == 0 && !s->samples) {
815         *data_size = 0;
816         return 0;
817     }
818
819     /* should not happen but who knows */
820     if (BLOCKS_PER_LOOP * 2 * avctx->channels > *data_size) {
821         av_log (avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet size is too big to be handled in lavc! (max is %d where you have %d)\n", *data_size, s->samples * 2 * avctx->channels);
822         return -1;
823     }
824
825     if(!s->samples){
826         s->data = av_realloc(s->data, (buf_size + 3) & ~3);
827         s->dsp.bswap_buf((uint32_t*)s->data, (const uint32_t*)buf, buf_size >> 2);
828         s->ptr = s->last_ptr = s->data;
829         s->data_end = s->data + buf_size;
830
831         nblocks = s->samples = bytestream_get_be32(&s->ptr);
832         n =  bytestream_get_be32(&s->ptr);
833         if(n < 0 || n > 3){
834             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect offset passed\n");
835             s->data = NULL;
836             return -1;
837         }
838         s->ptr += n;
839
840         s->currentframeblocks = nblocks;
841         buf += 4;
842         if (s->samples <= 0) {
843             *data_size = 0;
844             return buf_size;
845         }
846
847         memset(s->decoded0,  0, sizeof(s->decoded0));
848         memset(s->decoded1,  0, sizeof(s->decoded1));
849
850         /* Initialize the frame decoder */
851         init_frame_decoder(s);
852     }
853
854     if (!s->data) {
855         *data_size = 0;
856         return buf_size;
857     }
858
859     nblocks = s->samples;
860     blockstodecode = FFMIN(BLOCKS_PER_LOOP, nblocks);
861
862     s->error=0;
863
864     if ((s->channels == 1) || (s->frameflags & APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO))
865         ape_unpack_mono(s, blockstodecode);
866     else
867         ape_unpack_stereo(s, blockstodecode);
868
869     if(s->error || s->ptr > s->data_end){
870         s->samples=0;
871         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame\n");
872         return -1;
873     }
874
875     for (i = 0; i < blockstodecode; i++) {
876         *samples++ = s->decoded0[i];
877         if(s->channels == 2)
878             *samples++ = s->decoded1[i];
879     }
880
881     s->samples -= blockstodecode;
882
883     *data_size = blockstodecode * 2 * s->channels;
884     bytes_used = s->samples ? s->ptr - s->last_ptr : buf_size;
885     s->last_ptr = s->ptr;
886     return bytes_used;
887 }
888
889 AVCodec ape_decoder = {
890     "ape",
891     CODEC_TYPE_AUDIO,
892     CODEC_ID_APE,
893     sizeof(APEContext),
894     ape_decode_init,
895     NULL,
896     ape_decode_close,
897     ape_decode_frame,
898     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Monkey's Audio"),
899 };