291d1144c866f5d14270c0319447d899c514618d
[ffmpeg.git] / libavcodec / cook.c
1 /*
2  * COOK compatible decoder
3  * Copyright (c) 2003 Sascha Sommer
4  * Copyright (c) 2005 Benjamin Larsson
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
24 /**
25  * @file cook.c
26  * Cook compatible decoder. Bastardization of the G.722.1 standard.
27  * This decoder handles RealNetworks, RealAudio G2 data.
28  * Cook is identified by the codec name cook in RM files.
29  *
30  * To use this decoder, a calling application must supply the extradata
31  * bytes provided from the RM container; 8+ bytes for mono streams and
32  * 16+ for stereo streams (maybe more).
33  *
34  * Codec technicalities (all this assume a buffer length of 1024):
35  * Cook works with several different techniques to achieve its compression.
36  * In the timedomain the buffer is divided into 8 pieces and quantized. If
37  * two neighboring pieces have different quantization index a smooth
38  * quantization curve is used to get a smooth overlap between the different
39  * pieces.
40  * To get to the transformdomain Cook uses a modulated lapped transform.
41  * The transform domain has 50 subbands with 20 elements each. This
42  * means only a maximum of 50*20=1000 coefficients are used out of the 1024
43  * available.
44  */
45
46 #include <math.h>
47 #include <stddef.h>
48 #include <stdio.h>
49
50 #include "avcodec.h"
51 #include "bitstream.h"
52 #include "dsputil.h"
53 #include "common.h"
54 #include "bytestream.h"
55 #include "random.h"
56
57 #include "cookdata.h"
58
59 /* the different Cook versions */
60 #define MONO            0x1000001
61 #define STEREO          0x1000002
62 #define JOINT_STEREO    0x1000003
63 #define MC_COOK         0x2000000   //multichannel Cook, not supported
64
65 #define SUBBAND_SIZE    20
66 //#define COOKDEBUG
67
68 typedef struct {
69     int *now;
70     int *previous;
71 } cook_gains;
72
73 typedef struct {
74     GetBitContext       gb;
75     /* stream data */
76     int                 nb_channels;
77     int                 joint_stereo;
78     int                 bit_rate;
79     int                 sample_rate;
80     int                 samples_per_channel;
81     int                 samples_per_frame;
82     int                 subbands;
83     int                 log2_numvector_size;
84     int                 numvector_size;                //1 << log2_numvector_size;
85     int                 js_subband_start;
86     int                 total_subbands;
87     int                 num_vectors;
88     int                 bits_per_subpacket;
89     int                 cookversion;
90     /* states */
91     AVRandomState       random_state;
92
93     /* transform data */
94     MDCTContext         mdct_ctx;
95     DECLARE_ALIGNED_16(FFTSample, mdct_tmp[1024]);  /* temporary storage for imlt */
96     float*              mlt_window;
97
98     /* gain buffers */
99     cook_gains          gains1;
100     cook_gains          gains2;
101     int                 gain_1[9];
102     int                 gain_2[9];
103     int                 gain_3[9];
104     int                 gain_4[9];
105
106     /* VLC data */
107     int                 js_vlc_bits;
108     VLC                 envelope_quant_index[13];
109     VLC                 sqvh[7];          //scalar quantization
110     VLC                 ccpl;             //channel coupling
111
112     /* generatable tables and related variables */
113     int                 gain_size_factor;
114     float               gain_table[23];
115     float               pow2tab[127];
116     float               rootpow2tab[127];
117
118     /* data buffers */
119
120     uint8_t*            decoded_bytes_buffer;
121     DECLARE_ALIGNED_16(float,mono_mdct_output[2048]);
122     float               mono_previous_buffer1[1024];
123     float               mono_previous_buffer2[1024];
124     float               decode_buffer_1[1024];
125     float               decode_buffer_2[1024];
126 } COOKContext;
127
128 /* debug functions */
129
130 #ifdef COOKDEBUG
131 static void dump_float_table(float* table, int size, int delimiter) {
132     int i=0;
133     av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"\n[%d]: ",i);
134     for (i=0 ; i<size ; i++) {
135         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%5.1f, ", table[i]);
136         if ((i+1)%delimiter == 0) av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"\n[%d]: ",i+1);
137     }
138 }
139
140 static void dump_int_table(int* table, int size, int delimiter) {
141     int i=0;
142     av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"\n[%d]: ",i);
143     for (i=0 ; i<size ; i++) {
144         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d, ", table[i]);
145         if ((i+1)%delimiter == 0) av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"\n[%d]: ",i+1);
146     }
147 }
148
149 static void dump_short_table(short* table, int size, int delimiter) {
150     int i=0;
151     av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"\n[%d]: ",i);
152     for (i=0 ; i<size ; i++) {
153         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d, ", table[i]);
154         if ((i+1)%delimiter == 0) av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"\n[%d]: ",i+1);
155     }
156 }
157
158 #endif
159
160 /*************** init functions ***************/
161
162 /* table generator */
163 static void init_pow2table(COOKContext *q){
164     int i;
165     q->pow2tab[63] = 1.0;
166     for (i=1 ; i<64 ; i++){
167         q->pow2tab[63+i]=(float)((uint64_t)1<<i);
168         q->pow2tab[63-i]=1.0/(float)((uint64_t)1<<i);
169     }
170 }
171
172 /* table generator */
173 static void init_rootpow2table(COOKContext *q){
174     int i;
175     q->rootpow2tab[63] = 1.0;
176     for (i=1 ; i<64 ; i++){
177         q->rootpow2tab[63+i]=sqrt((float)((uint64_t)1<<i));
178         q->rootpow2tab[63-i]=sqrt(1.0/(float)((uint64_t)1<<i));
179     }
180 }
181
182 /* table generator */
183 static void init_gain_table(COOKContext *q) {
184     int i;
185     q->gain_size_factor = q->samples_per_channel/8;
186     for (i=0 ; i<23 ; i++) {
187         q->gain_table[i] = pow((double)q->pow2tab[i+52] ,
188                                (1.0/(double)q->gain_size_factor));
189     }
190 }
191
192
193 static int init_cook_vlc_tables(COOKContext *q) {
194     int i, result;
195
196     result = 0;
197     for (i=0 ; i<13 ; i++) {
198         result &= init_vlc (&q->envelope_quant_index[i], 9, 24,
199             envelope_quant_index_huffbits[i], 1, 1,
200             envelope_quant_index_huffcodes[i], 2, 2, 0);
201     }
202     av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"sqvh VLC init\n");
203     for (i=0 ; i<7 ; i++) {
204         result &= init_vlc (&q->sqvh[i], vhvlcsize_tab[i], vhsize_tab[i],
205             cvh_huffbits[i], 1, 1,
206             cvh_huffcodes[i], 2, 2, 0);
207     }
208
209     if (q->nb_channels==2 && q->joint_stereo==1){
210         result &= init_vlc (&q->ccpl, 6, (1<<q->js_vlc_bits)-1,
211             ccpl_huffbits[q->js_vlc_bits-2], 1, 1,
212             ccpl_huffcodes[q->js_vlc_bits-2], 2, 2, 0);
213         av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"Joint-stereo VLC used.\n");
214     }
215
216     av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"VLC tables initialized.\n");
217     return result;
218 }
219
220 static int init_cook_mlt(COOKContext *q) {
221     int j;
222     float alpha;
223     int mlt_size = q->samples_per_channel;
224
225     if ((q->mlt_window = av_malloc(sizeof(float)*mlt_size)) == 0)
226       return -1;
227
228     /* Initialize the MLT window: simple sine window. */
229     alpha = M_PI / (2.0 * (float)mlt_size);
230     for(j=0 ; j<mlt_size ; j++)
231         q->mlt_window[j] = sin((j + 0.5) * alpha) * sqrt(2.0 / q->samples_per_channel);
232
233     /* Initialize the MDCT. */
234     if (ff_mdct_init(&q->mdct_ctx, av_log2(mlt_size)+1, 1)) {
235       av_free(q->mlt_window);
236       return -1;
237     }
238     av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"MDCT initialized, order = %d.\n",
239            av_log2(mlt_size)+1);
240
241     return 0;
242 }
243
244 /*************** init functions end ***********/
245
246 /**
247  * Cook indata decoding, every 32 bits are XORed with 0x37c511f2.
248  * Why? No idea, some checksum/error detection method maybe.
249  *
250  * Out buffer size: extra bytes are needed to cope with
251  * padding/missalignment.
252  * Subpackets passed to the decoder can contain two, consecutive
253  * half-subpackets, of identical but arbitrary size.
254  *          1234 1234 1234 1234  extraA extraB
255  * Case 1:  AAAA BBBB              0      0
256  * Case 2:  AAAA ABBB BB--         3      3
257  * Case 3:  AAAA AABB BBBB         2      2
258  * Case 4:  AAAA AAAB BBBB BB--    1      5
259  *
260  * Nice way to waste CPU cycles.
261  *
262  * @param inbuffer  pointer to byte array of indata
263  * @param out       pointer to byte array of outdata
264  * @param bytes     number of bytes
265  */
266 #define DECODE_BYTES_PAD1(bytes) (3 - ((bytes)+3) % 4)
267 #define DECODE_BYTES_PAD2(bytes) ((bytes) % 4 + DECODE_BYTES_PAD1(2 * (bytes)))
268
269 static inline int decode_bytes(uint8_t* inbuffer, uint8_t* out, int bytes){
270     int i, off;
271     uint32_t c;
272     uint32_t* buf;
273     uint32_t* obuf = (uint32_t*) out;
274     /* FIXME: 64 bit platforms would be able to do 64 bits at a time.
275      * I'm too lazy though, should be something like
276      * for(i=0 ; i<bitamount/64 ; i++)
277      *     (int64_t)out[i] = 0x37c511f237c511f2^be2me_64(int64_t)in[i]);
278      * Buffer alignment needs to be checked. */
279
280     off = (int)((long)inbuffer & 3);
281     buf = (uint32_t*) (inbuffer - off);
282     c = be2me_32((0x37c511f2 >> (off*8)) | (0x37c511f2 << (32-(off*8))));
283     bytes += 3 + off;
284     for (i = 0; i < bytes/4; i++)
285         obuf[i] = c ^ buf[i];
286
287     return off;
288 }
289
290 /**
291  * Cook uninit
292  */
293
294 static int cook_decode_close(AVCodecContext *avctx)
295 {
296     int i;
297     COOKContext *q = avctx->priv_data;
298     av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG, "Deallocating memory.\n");
299
300     /* Free allocated memory buffers. */
301     av_free(q->mlt_window);
302     av_free(q->decoded_bytes_buffer);
303
304     /* Free the transform. */
305     ff_mdct_end(&q->mdct_ctx);
306
307     /* Free the VLC tables. */
308     for (i=0 ; i<13 ; i++) {
309         free_vlc(&q->envelope_quant_index[i]);
310     }
311     for (i=0 ; i<7 ; i++) {
312         free_vlc(&q->sqvh[i]);
313     }
314     if(q->nb_channels==2 && q->joint_stereo==1 ){
315         free_vlc(&q->ccpl);
316     }
317
318     av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"Memory deallocated.\n");
319
320     return 0;
321 }
322
323 /**
324  * Fill the gain array for the timedomain quantization.
325  *
326  * @param q                 pointer to the COOKContext
327  * @param gaininfo[9]       array of gain indices
328  */
329
330 static void decode_gain_info(GetBitContext *gb, int *gaininfo)
331 {
332     int i, n;
333
334     while (get_bits1(gb)) {}
335     n = get_bits_count(gb) - 1;     //amount of elements*2 to update
336
337     i = 0;
338     while (n--) {
339         int index = get_bits(gb, 3);
340         int gain = get_bits1(gb) ? get_bits(gb, 4) - 7 : -1;
341
342         while (i <= index) gaininfo[i++] = gain;
343     }
344     while (i <= 8) gaininfo[i++] = 0;
345 }
346
347 /**
348  * Create the quant index table needed for the envelope.
349  *
350  * @param q                 pointer to the COOKContext
351  * @param quant_index_table pointer to the array
352  */
353
354 static void decode_envelope(COOKContext *q, int* quant_index_table) {
355     int i,j, vlc_index;
356
357     quant_index_table[0]= get_bits(&q->gb,6) - 6;       //This is used later in categorize
358
359     for (i=1 ; i < q->total_subbands ; i++){
360         vlc_index=i;
361         if (i >= q->js_subband_start * 2) {
362             vlc_index-=q->js_subband_start;
363         } else {
364             vlc_index/=2;
365             if(vlc_index < 1) vlc_index = 1;
366         }
367         if (vlc_index>13) vlc_index = 13;           //the VLC tables >13 are identical to No. 13
368
369         j = get_vlc2(&q->gb, q->envelope_quant_index[vlc_index-1].table,
370                      q->envelope_quant_index[vlc_index-1].bits,2);
371         quant_index_table[i] = quant_index_table[i-1] + j - 12;    //differential encoding
372     }
373 }
374
375 /**
376  * Calculate the category and category_index vector.
377  *
378  * @param q                     pointer to the COOKContext
379  * @param quant_index_table     pointer to the array
380  * @param category              pointer to the category array
381  * @param category_index        pointer to the category_index array
382  */
383
384 static void categorize(COOKContext *q, int* quant_index_table,
385                        int* category, int* category_index){
386     int exp_idx, bias, tmpbias, bits_left, num_bits, index, v, i, j;
387     int exp_index2[102];
388     int exp_index1[102];
389
390     int tmp_categorize_array1[128];
391     int tmp_categorize_array1_idx=0;
392     int tmp_categorize_array2[128];
393     int tmp_categorize_array2_idx=0;
394     int category_index_size=0;
395
396     bits_left =  q->bits_per_subpacket - get_bits_count(&q->gb);
397
398     if(bits_left > q->samples_per_channel) {
399         bits_left = q->samples_per_channel +
400                     ((bits_left - q->samples_per_channel)*5)/8;
401         //av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "bits_left = %d\n",bits_left);
402     }
403
404     memset(&exp_index1,0,102*sizeof(int));
405     memset(&exp_index2,0,102*sizeof(int));
406     memset(&tmp_categorize_array1,0,128*sizeof(int));
407     memset(&tmp_categorize_array2,0,128*sizeof(int));
408
409     bias=-32;
410
411     /* Estimate bias. */
412     for (i=32 ; i>0 ; i=i/2){
413         num_bits = 0;
414         index = 0;
415         for (j=q->total_subbands ; j>0 ; j--){
416             exp_idx = av_clip((i - quant_index_table[index] + bias) / 2, 0, 7);
417             index++;
418             num_bits+=expbits_tab[exp_idx];
419         }
420         if(num_bits >= bits_left - 32){
421             bias+=i;
422         }
423     }
424
425     /* Calculate total number of bits. */
426     num_bits=0;
427     for (i=0 ; i<q->total_subbands ; i++) {
428         exp_idx = av_clip((bias - quant_index_table[i]) / 2, 0, 7);
429         num_bits += expbits_tab[exp_idx];
430         exp_index1[i] = exp_idx;
431         exp_index2[i] = exp_idx;
432     }
433     tmpbias = bias = num_bits;
434
435     for (j = 1 ; j < q->numvector_size ; j++) {
436         if (tmpbias + bias > 2*bits_left) {  /* ---> */
437             int max = -999999;
438             index=-1;
439             for (i=0 ; i<q->total_subbands ; i++){
440                 if (exp_index1[i] < 7) {
441                     v = (-2*exp_index1[i]) - quant_index_table[i] - 32;
442                     if ( v >= max) {
443                         max = v;
444                         index = i;
445                     }
446                 }
447             }
448             if(index==-1)break;
449             tmp_categorize_array1[tmp_categorize_array1_idx++] = index;
450             tmpbias -= expbits_tab[exp_index1[index]] -
451                        expbits_tab[exp_index1[index]+1];
452             ++exp_index1[index];
453         } else {  /* <--- */
454             int min = 999999;
455             index=-1;
456             for (i=0 ; i<q->total_subbands ; i++){
457                 if(exp_index2[i] > 0){
458                     v = (-2*exp_index2[i])-quant_index_table[i];
459                     if ( v < min) {
460                         min = v;
461                         index = i;
462                     }
463                 }
464             }
465             if(index == -1)break;
466             tmp_categorize_array2[tmp_categorize_array2_idx++] = index;
467             tmpbias -= expbits_tab[exp_index2[index]] -
468                        expbits_tab[exp_index2[index]-1];
469             --exp_index2[index];
470         }
471     }
472
473     for(i=0 ; i<q->total_subbands ; i++)
474         category[i] = exp_index2[i];
475
476     /* Concatenate the two arrays. */
477     for(i=tmp_categorize_array2_idx-1 ; i >= 0; i--)
478         category_index[category_index_size++] =  tmp_categorize_array2[i];
479
480     for(i=0;i<tmp_categorize_array1_idx;i++)
481         category_index[category_index_size++ ] =  tmp_categorize_array1[i];
482
483     /* FIXME: mc_sich_ra8_20.rm triggers this, not sure with what we
484        should fill the remaining bytes. */
485     for(i=category_index_size;i<q->numvector_size;i++)
486         category_index[i]=0;
487
488 }
489
490
491 /**
492  * Expand the category vector.
493  *
494  * @param q                     pointer to the COOKContext
495  * @param category              pointer to the category array
496  * @param category_index        pointer to the category_index array
497  */
498
499 static void inline expand_category(COOKContext *q, int* category,
500                                    int* category_index){
501     int i;
502     for(i=0 ; i<q->num_vectors ; i++){
503         ++category[category_index[i]];
504     }
505 }
506
507 /**
508  * The real requantization of the mltcoefs
509  *
510  * @param q                     pointer to the COOKContext
511  * @param index                 index
512  * @param quant_index           quantisation index
513  * @param subband_coef_index    array of indexes to quant_centroid_tab
514  * @param subband_coef_sign     signs of coefficients
515  * @param mlt_p                 pointer into the mlt buffer
516  */
517
518 static void scalar_dequant(COOKContext *q, int index, int quant_index,
519                            int* subband_coef_index, int* subband_coef_sign,
520                            float* mlt_p){
521     int i;
522     float f1;
523
524     for(i=0 ; i<SUBBAND_SIZE ; i++) {
525         if (subband_coef_index[i]) {
526             f1 = quant_centroid_tab[index][subband_coef_index[i]];
527             if (subband_coef_sign[i]) f1 = -f1;
528         } else {
529             /* noise coding if subband_coef_index[i] == 0 */
530             f1 = dither_tab[index];
531             if (av_random(&q->random_state) < 0x80000000) f1 = -f1;
532         }
533         mlt_p[i] = f1 * q->rootpow2tab[quant_index+63];
534     }
535 }
536 /**
537  * Unpack the subband_coef_index and subband_coef_sign vectors.
538  *
539  * @param q                     pointer to the COOKContext
540  * @param category              pointer to the category array
541  * @param subband_coef_index    array of indexes to quant_centroid_tab
542  * @param subband_coef_sign     signs of coefficients
543  */
544
545 static int unpack_SQVH(COOKContext *q, int category, int* subband_coef_index,
546                        int* subband_coef_sign) {
547     int i,j;
548     int vlc, vd ,tmp, result;
549
550     vd = vd_tab[category];
551     result = 0;
552     for(i=0 ; i<vpr_tab[category] ; i++){
553         vlc = get_vlc2(&q->gb, q->sqvh[category].table, q->sqvh[category].bits, 3);
554         if (q->bits_per_subpacket < get_bits_count(&q->gb)){
555             vlc = 0;
556             result = 1;
557         }
558         for(j=vd-1 ; j>=0 ; j--){
559             tmp = (vlc * invradix_tab[category])/0x100000;
560             subband_coef_index[vd*i+j] = vlc - tmp * (kmax_tab[category]+1);
561             vlc = tmp;
562         }
563         for(j=0 ; j<vd ; j++){
564             if (subband_coef_index[i*vd + j]) {
565                 if(get_bits_count(&q->gb) < q->bits_per_subpacket){
566                     subband_coef_sign[i*vd+j] = get_bits1(&q->gb);
567                 } else {
568                     result=1;
569                     subband_coef_sign[i*vd+j]=0;
570                 }
571             } else {
572                 subband_coef_sign[i*vd+j]=0;
573             }
574         }
575     }
576     return result;
577 }
578
579
580 /**
581  * Fill the mlt_buffer with mlt coefficients.
582  *
583  * @param q                 pointer to the COOKContext
584  * @param category          pointer to the category array
585  * @param quant_index_table pointer to the array
586  * @param mlt_buffer        pointer to mlt coefficients
587  */
588
589
590 static void decode_vectors(COOKContext* q, int* category,
591                            int *quant_index_table, float* mlt_buffer){
592     /* A zero in this table means that the subband coefficient is
593        random noise coded. */
594     int subband_coef_index[SUBBAND_SIZE];
595     /* A zero in this table means that the subband coefficient is a
596        positive multiplicator. */
597     int subband_coef_sign[SUBBAND_SIZE];
598     int band, j;
599     int index=0;
600
601     for(band=0 ; band<q->total_subbands ; band++){
602         index = category[band];
603         if(category[band] < 7){
604             if(unpack_SQVH(q, category[band], subband_coef_index, subband_coef_sign)){
605                 index=7;
606                 for(j=0 ; j<q->total_subbands ; j++) category[band+j]=7;
607             }
608         }
609         if(index==7) {
610             memset(subband_coef_index, 0, sizeof(subband_coef_index));
611             memset(subband_coef_sign, 0, sizeof(subband_coef_sign));
612         }
613         scalar_dequant(q, index, quant_index_table[band],
614                        subband_coef_index, subband_coef_sign,
615                        &mlt_buffer[band * 20]);
616     }
617
618     if(q->total_subbands*SUBBAND_SIZE >= q->samples_per_channel){
619         return;
620     } /* FIXME: should this be removed, or moved into loop above? */
621 }
622
623
624 /**
625  * function for decoding mono data
626  *
627  * @param q                 pointer to the COOKContext
628  * @param mlt_buffer        pointer to mlt coefficients
629  */
630
631 static void mono_decode(COOKContext *q, float* mlt_buffer) {
632
633     int category_index[128];
634     int quant_index_table[102];
635     int category[128];
636
637     memset(&category, 0, 128*sizeof(int));
638     memset(&category_index, 0, 128*sizeof(int));
639
640     decode_envelope(q, quant_index_table);
641     q->num_vectors = get_bits(&q->gb,q->log2_numvector_size);
642     categorize(q, quant_index_table, category, category_index);
643     expand_category(q, category, category_index);
644     decode_vectors(q, category, quant_index_table, mlt_buffer);
645 }
646
647
648 /**
649  * the actual requantization of the timedomain samples
650  *
651  * @param q                 pointer to the COOKContext
652  * @param buffer            pointer to the timedomain buffer
653  * @param gain_index        index for the block multiplier
654  * @param gain_index_next   index for the next block multiplier
655  */
656
657 static void interpolate(COOKContext *q, float* buffer,
658                         int gain_index, int gain_index_next){
659     int i;
660     float fc1, fc2;
661     fc1 = q->pow2tab[gain_index+63];
662
663     if(gain_index == gain_index_next){              //static gain
664         for(i=0 ; i<q->gain_size_factor ; i++){
665             buffer[i]*=fc1;
666         }
667         return;
668     } else {                                        //smooth gain
669         fc2 = q->gain_table[11 + (gain_index_next-gain_index)];
670         for(i=0 ; i<q->gain_size_factor ; i++){
671             buffer[i]*=fc1;
672             fc1*=fc2;
673         }
674         return;
675     }
676 }
677
678
679 /**
680  * The modulated lapped transform, this takes transform coefficients
681  * and transforms them into timedomain samples.
682  * Apply transform window, overlap buffers, apply gain profile
683  * and buffer management.
684  *
685  * @param q                 pointer to the COOKContext
686  * @param inbuffer          pointer to the mltcoefficients
687  * @param gains_ptr         current and previous gains
688  * @param previous_buffer   pointer to the previous buffer to be used for overlapping
689  */
690
691 static void imlt_gain(COOKContext *q, float *inbuffer,
692                       cook_gains *gains_ptr, float* previous_buffer)
693 {
694     const float fc = q->pow2tab[gains_ptr->previous[0] + 63];
695     float *buffer0 = q->mono_mdct_output;
696     float *buffer1 = q->mono_mdct_output + q->samples_per_channel;
697     int i;
698
699     /* Inverse modified discrete cosine transform */
700     q->mdct_ctx.fft.imdct_calc(&q->mdct_ctx, q->mono_mdct_output,
701                                inbuffer, q->mdct_tmp);
702
703     /* The weird thing here, is that the two halves of the time domain
704      * buffer are swapped. Also, the newest data, that we save away for
705      * next frame, has the wrong sign. Hence the subtraction below.
706      * Almost sounds like a complex conjugate/reverse data/FFT effect.
707      */
708
709     /* Apply window and overlap */
710     for(i = 0; i < q->samples_per_channel; i++){
711         buffer1[i] = buffer1[i] * fc * q->mlt_window[i] -
712           previous_buffer[i] * q->mlt_window[q->samples_per_channel - 1 - i];
713     }
714
715     /* Apply gain profile */
716     for (i = 0; i < 8; i++) {
717         if (gains_ptr->now[i] || gains_ptr->now[i + 1])
718             interpolate(q, &buffer1[q->gain_size_factor * i],
719                         gains_ptr->now[i], gains_ptr->now[i + 1]);
720     }
721
722     /* Save away the current to be previous block. */
723     memcpy(previous_buffer, buffer0, sizeof(float)*q->samples_per_channel);
724 }
725
726
727 /**
728  * function for getting the jointstereo coupling information
729  *
730  * @param q                 pointer to the COOKContext
731  * @param decouple_tab      decoupling array
732  *
733  */
734
735 static void decouple_info(COOKContext *q, int* decouple_tab){
736     int length, i;
737
738     if(get_bits1(&q->gb)) {
739         if(cplband[q->js_subband_start] > cplband[q->subbands-1]) return;
740
741         length = cplband[q->subbands-1] - cplband[q->js_subband_start] + 1;
742         for (i=0 ; i<length ; i++) {
743             decouple_tab[cplband[q->js_subband_start] + i] = get_vlc2(&q->gb, q->ccpl.table, q->ccpl.bits, 2);
744         }
745         return;
746     }
747
748     if(cplband[q->js_subband_start] > cplband[q->subbands-1]) return;
749
750     length = cplband[q->subbands-1] - cplband[q->js_subband_start] + 1;
751     for (i=0 ; i<length ; i++) {
752        decouple_tab[cplband[q->js_subband_start] + i] = get_bits(&q->gb, q->js_vlc_bits);
753     }
754     return;
755 }
756
757
758 /**
759  * function for decoding joint stereo data
760  *
761  * @param q                 pointer to the COOKContext
762  * @param mlt_buffer1       pointer to left channel mlt coefficients
763  * @param mlt_buffer2       pointer to right channel mlt coefficients
764  */
765
766 static void joint_decode(COOKContext *q, float* mlt_buffer1,
767                          float* mlt_buffer2) {
768     int i,j;
769     int decouple_tab[SUBBAND_SIZE];
770     float decode_buffer[1060];
771     int idx, cpl_tmp,tmp_idx;
772     float f1,f2;
773     float* cplscale;
774
775     memset(decouple_tab, 0, sizeof(decouple_tab));
776     memset(decode_buffer, 0, sizeof(decode_buffer));
777
778     /* Make sure the buffers are zeroed out. */
779     memset(mlt_buffer1,0, 1024*sizeof(float));
780     memset(mlt_buffer2,0, 1024*sizeof(float));
781     decouple_info(q, decouple_tab);
782     mono_decode(q, decode_buffer);
783
784     /* The two channels are stored interleaved in decode_buffer. */
785     for (i=0 ; i<q->js_subband_start ; i++) {
786         for (j=0 ; j<SUBBAND_SIZE ; j++) {
787             mlt_buffer1[i*20+j] = decode_buffer[i*40+j];
788             mlt_buffer2[i*20+j] = decode_buffer[i*40+20+j];
789         }
790     }
791
792     /* When we reach js_subband_start (the higher frequencies)
793        the coefficients are stored in a coupling scheme. */
794     idx = (1 << q->js_vlc_bits) - 1;
795     for (i=q->js_subband_start ; i<q->subbands ; i++) {
796         cpl_tmp = cplband[i];
797         idx -=decouple_tab[cpl_tmp];
798         cplscale = (float*)cplscales[q->js_vlc_bits-2];  //choose decoupler table
799         f1 = cplscale[decouple_tab[cpl_tmp]];
800         f2 = cplscale[idx-1];
801         for (j=0 ; j<SUBBAND_SIZE ; j++) {
802             tmp_idx = ((q->js_subband_start + i)*20)+j;
803             mlt_buffer1[20*i + j] = f1 * decode_buffer[tmp_idx];
804             mlt_buffer2[20*i + j] = f2 * decode_buffer[tmp_idx];
805         }
806         idx = (1 << q->js_vlc_bits) - 1;
807     }
808 }
809
810 /**
811  * First part of subpacket decoding:
812  *  decode raw stream bytes and read gain info.
813  *
814  * @param q                 pointer to the COOKContext
815  * @param inbuffer          pointer to raw stream data
816  * @param gain_ptr          array of current/prev gain pointers
817  */
818
819 static inline void
820 decode_bytes_and_gain(COOKContext *q, uint8_t *inbuffer,
821                       cook_gains *gains_ptr)
822 {
823     int offset;
824
825     offset = decode_bytes(inbuffer, q->decoded_bytes_buffer,
826                           q->bits_per_subpacket/8);
827     init_get_bits(&q->gb, q->decoded_bytes_buffer + offset,
828                   q->bits_per_subpacket);
829     decode_gain_info(&q->gb, gains_ptr->now);
830
831     /* Swap current and previous gains */
832     FFSWAP(int *, gains_ptr->now, gains_ptr->previous);
833 }
834
835 /**
836  * Final part of subpacket decoding:
837  *  Apply modulated lapped transform, gain compensation,
838  *  clip and convert to integer.
839  *
840  * @param q                 pointer to the COOKContext
841  * @param decode_buffer     pointer to the mlt coefficients
842  * @param gain_ptr          array of current/prev gain pointers
843  * @param previous_buffer   pointer to the previous buffer to be used for overlapping
844  * @param out               pointer to the output buffer
845  * @param chan              0: left or single channel, 1: right channel
846  */
847
848 static inline void
849 mlt_compensate_output(COOKContext *q, float *decode_buffer,
850                       cook_gains *gains, float *previous_buffer,
851                       int16_t *out, int chan)
852 {
853     float *output = q->mono_mdct_output + q->samples_per_channel;
854     int j;
855
856     imlt_gain(q, decode_buffer, gains, previous_buffer);
857
858     /* Clip and convert floats to 16 bits.
859      */
860     for (j = 0; j < q->samples_per_channel; j++) {
861         out[chan + q->nb_channels * j] =
862           av_clip(lrintf(output[j]), -32768, 32767);
863     }
864 }
865
866
867 /**
868  * Cook subpacket decoding. This function returns one decoded subpacket,
869  * usually 1024 samples per channel.
870  *
871  * @param q                 pointer to the COOKContext
872  * @param inbuffer          pointer to the inbuffer
873  * @param sub_packet_size   subpacket size
874  * @param outbuffer         pointer to the outbuffer
875  */
876
877
878 static int decode_subpacket(COOKContext *q, uint8_t *inbuffer,
879                             int sub_packet_size, int16_t *outbuffer) {
880     /* packet dump */
881 //    for (i=0 ; i<sub_packet_size ; i++) {
882 //        av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%02x", inbuffer[i]);
883 //    }
884 //    av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "\n");
885
886     decode_bytes_and_gain(q, inbuffer, &q->gains1);
887
888     if (q->joint_stereo) {
889         joint_decode(q, q->decode_buffer_1, q->decode_buffer_2);
890     } else {
891         mono_decode(q, q->decode_buffer_1);
892
893         if (q->nb_channels == 2) {
894             decode_bytes_and_gain(q, inbuffer + sub_packet_size/2, &q->gains2);
895             mono_decode(q, q->decode_buffer_2);
896         }
897     }
898
899     mlt_compensate_output(q, q->decode_buffer_1, &q->gains1,
900                           q->mono_previous_buffer1, outbuffer, 0);
901
902     if (q->nb_channels == 2) {
903         if (q->joint_stereo) {
904             mlt_compensate_output(q, q->decode_buffer_2, &q->gains1,
905                                   q->mono_previous_buffer2, outbuffer, 1);
906         } else {
907             mlt_compensate_output(q, q->decode_buffer_2, &q->gains2,
908                                   q->mono_previous_buffer2, outbuffer, 1);
909         }
910     }
911     return q->samples_per_frame * sizeof(int16_t);
912 }
913
914
915 /**
916  * Cook frame decoding
917  *
918  * @param avctx     pointer to the AVCodecContext
919  */
920
921 static int cook_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
922             void *data, int *data_size,
923             uint8_t *buf, int buf_size) {
924     COOKContext *q = avctx->priv_data;
925
926     if (buf_size < avctx->block_align)
927         return buf_size;
928
929     *data_size = decode_subpacket(q, buf, avctx->block_align, data);
930
931     /* Discard the first two frames: no valid audio. */
932     if (avctx->frame_number < 2) *data_size = 0;
933
934     return avctx->block_align;
935 }
936
937 #ifdef COOKDEBUG
938 static void dump_cook_context(COOKContext *q)
939 {
940     //int i=0;
941 #define PRINT(a,b) av_log(NULL,AV_LOG_ERROR," %s = %d\n", a, b);
942     av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"COOKextradata\n");
943     av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"cookversion=%x\n",q->cookversion);
944     if (q->cookversion > STEREO) {
945         PRINT("js_subband_start",q->js_subband_start);
946         PRINT("js_vlc_bits",q->js_vlc_bits);
947     }
948     av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"COOKContext\n");
949     PRINT("nb_channels",q->nb_channels);
950     PRINT("bit_rate",q->bit_rate);
951     PRINT("sample_rate",q->sample_rate);
952     PRINT("samples_per_channel",q->samples_per_channel);
953     PRINT("samples_per_frame",q->samples_per_frame);
954     PRINT("subbands",q->subbands);
955     PRINT("random_state",q->random_state);
956     PRINT("js_subband_start",q->js_subband_start);
957     PRINT("log2_numvector_size",q->log2_numvector_size);
958     PRINT("numvector_size",q->numvector_size);
959     PRINT("total_subbands",q->total_subbands);
960 }
961 #endif
962
963 /**
964  * Cook initialization
965  *
966  * @param avctx     pointer to the AVCodecContext
967  */
968
969 static int cook_decode_init(AVCodecContext *avctx)
970 {
971     COOKContext *q = avctx->priv_data;
972     uint8_t *edata_ptr = avctx->extradata;
973
974     /* Take care of the codec specific extradata. */
975     if (avctx->extradata_size <= 0) {
976         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Necessary extradata missing!\n");
977         return -1;
978     } else {
979         /* 8 for mono, 16 for stereo, ? for multichannel
980            Swap to right endianness so we don't need to care later on. */
981         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"codecdata_length=%d\n",avctx->extradata_size);
982         if (avctx->extradata_size >= 8){
983             q->cookversion = bytestream_get_be32(&edata_ptr);
984             q->samples_per_frame =  bytestream_get_be16(&edata_ptr);
985             q->subbands = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
986         }
987         if (avctx->extradata_size >= 16){
988             bytestream_get_be32(&edata_ptr);    //Unknown unused
989             q->js_subband_start = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
990             q->js_vlc_bits = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
991         }
992     }
993
994     /* Take data from the AVCodecContext (RM container). */
995     q->sample_rate = avctx->sample_rate;
996     q->nb_channels = avctx->channels;
997     q->bit_rate = avctx->bit_rate;
998
999     /* Initialize RNG. */
1000     av_init_random(1, &q->random_state);
1001
1002     /* Initialize extradata related variables. */
1003     q->samples_per_channel = q->samples_per_frame / q->nb_channels;
1004     q->bits_per_subpacket = avctx->block_align * 8;
1005
1006     /* Initialize default data states. */
1007     q->log2_numvector_size = 5;
1008     q->total_subbands = q->subbands;
1009
1010     /* Initialize version-dependent variables */
1011     av_log(NULL,AV_LOG_DEBUG,"q->cookversion=%x\n",q->cookversion);
1012     q->joint_stereo = 0;
1013     switch (q->cookversion) {
1014         case MONO:
1015             if (q->nb_channels != 1) {
1016                 av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Container channels != 1, report sample!\n");
1017                 return -1;
1018             }
1019             av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"MONO\n");
1020             break;
1021         case STEREO:
1022             if (q->nb_channels != 1) {
1023                 q->bits_per_subpacket = q->bits_per_subpacket/2;
1024             }
1025             av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"STEREO\n");
1026             break;
1027         case JOINT_STEREO:
1028             if (q->nb_channels != 2) {
1029                 av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Container channels != 2, report sample!\n");
1030                 return -1;
1031             }
1032             av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"JOINT_STEREO\n");
1033             if (avctx->extradata_size >= 16){
1034                 q->total_subbands = q->subbands + q->js_subband_start;
1035                 q->joint_stereo = 1;
1036             }
1037             if (q->samples_per_channel > 256) {
1038                 q->log2_numvector_size  = 6;
1039             }
1040             if (q->samples_per_channel > 512) {
1041                 q->log2_numvector_size  = 7;
1042             }
1043             break;
1044         case MC_COOK:
1045             av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"MC_COOK not supported!\n");
1046             return -1;
1047             break;
1048         default:
1049             av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Unknown Cook version, report sample!\n");
1050             return -1;
1051             break;
1052     }
1053
1054     /* Initialize variable relations */
1055     q->numvector_size = (1 << q->log2_numvector_size);
1056
1057     /* Generate tables */
1058     init_rootpow2table(q);
1059     init_pow2table(q);
1060     init_gain_table(q);
1061
1062     if (init_cook_vlc_tables(q) != 0)
1063         return -1;
1064
1065
1066     if(avctx->block_align >= UINT_MAX/2)
1067         return -1;
1068
1069     /* Pad the databuffer with:
1070        DECODE_BYTES_PAD1 or DECODE_BYTES_PAD2 for decode_bytes(),
1071        FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE, for the bitstreamreader. */
1072     if (q->nb_channels==2 && q->joint_stereo==0) {
1073         q->decoded_bytes_buffer =
1074           av_mallocz(avctx->block_align/2
1075                      + DECODE_BYTES_PAD2(avctx->block_align/2)
1076                      + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1077     } else {
1078         q->decoded_bytes_buffer =
1079           av_mallocz(avctx->block_align
1080                      + DECODE_BYTES_PAD1(avctx->block_align)
1081                      + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1082     }
1083     if (q->decoded_bytes_buffer == NULL)
1084         return -1;
1085
1086     q->gains1.now      = q->gain_1;
1087     q->gains1.previous = q->gain_2;
1088     q->gains2.now      = q->gain_3;
1089     q->gains2.previous = q->gain_4;
1090
1091     /* Initialize transform. */
1092     if ( init_cook_mlt(q) != 0 )
1093         return -1;
1094
1095     /* Try to catch some obviously faulty streams, othervise it might be exploitable */
1096     if (q->total_subbands > 53) {
1097         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"total_subbands > 53, report sample!\n");
1098         return -1;
1099     }
1100     if (q->subbands > 50) {
1101         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"subbands > 50, report sample!\n");
1102         return -1;
1103     }
1104     if ((q->samples_per_channel == 256) || (q->samples_per_channel == 512) || (q->samples_per_channel == 1024)) {
1105     } else {
1106         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"unknown amount of samples_per_channel = %d, report sample!\n",q->samples_per_channel);
1107         return -1;
1108     }
1109     if ((q->js_vlc_bits > 6) || (q->js_vlc_bits < 0)) {
1110         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"q->js_vlc_bits = %d, only >= 0 and <= 6 allowed!\n",q->js_vlc_bits);
1111         return -1;
1112     }
1113
1114 #ifdef COOKDEBUG
1115     dump_cook_context(q);
1116 #endif
1117     return 0;
1118 }
1119
1120
1121 AVCodec cook_decoder =
1122 {
1123     .name = "cook",
1124     .type = CODEC_TYPE_AUDIO,
1125     .id = CODEC_ID_COOK,
1126     .priv_data_size = sizeof(COOKContext),
1127     .init = cook_decode_init,
1128     .close = cook_decode_close,
1129     .decode = cook_decode_frame,
1130 };