use intptr_t to cast pointers to int in codecs maintained by benjamin larsson
[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  * @file libavcodec/cook.c
25  * Cook compatible decoder. Bastardization of the G.722.1 standard.
26  * This decoder handles RealNetworks, RealAudio G2 data.
27  * Cook is identified by the codec name cook in RM files.
28  *
29  * To use this decoder, a calling application must supply the extradata
30  * bytes provided from the RM container; 8+ bytes for mono streams and
31  * 16+ for stereo streams (maybe more).
32  *
33  * Codec technicalities (all this assume a buffer length of 1024):
34  * Cook works with several different techniques to achieve its compression.
35  * In the timedomain the buffer is divided into 8 pieces and quantized. If
36  * two neighboring pieces have different quantization index a smooth
37  * quantization curve is used to get a smooth overlap between the different
38  * pieces.
39  * To get to the transformdomain Cook uses a modulated lapped transform.
40  * The transform domain has 50 subbands with 20 elements each. This
41  * means only a maximum of 50*20=1000 coefficients are used out of the 1024
42  * available.
43  */
44
45 #include <math.h>
46 #include <stddef.h>
47 #include <stdio.h>
48
49 #include "libavutil/random.h"
50 #include "avcodec.h"
51 #include "bitstream.h"
52 #include "dsputil.h"
53 #include "bytestream.h"
54
55 #include "cookdata.h"
56
57 /* the different Cook versions */
58 #define MONO            0x1000001
59 #define STEREO          0x1000002
60 #define JOINT_STEREO    0x1000003
61 #define MC_COOK         0x2000000   //multichannel Cook, not supported
62
63 #define SUBBAND_SIZE    20
64 #define MAX_SUBPACKETS   5
65 //#define COOKDEBUG
66
67 typedef struct {
68     int *now;
69     int *previous;
70 } cook_gains;
71
72 typedef struct cook {
73     /*
74      * The following 5 functions provide the lowlevel arithmetic on
75      * the internal audio buffers.
76      */
77     void (* scalar_dequant)(struct cook *q, int index, int quant_index,
78                             int* subband_coef_index, int* subband_coef_sign,
79                             float* mlt_p);
80
81     void (* decouple) (struct cook *q,
82                        int subband,
83                        float f1, float f2,
84                        float *decode_buffer,
85                        float *mlt_buffer1, float *mlt_buffer2);
86
87     void (* imlt_window) (struct cook *q, float *buffer1,
88                           cook_gains *gains_ptr, float *previous_buffer);
89
90     void (* interpolate) (struct cook *q, float* buffer,
91                           int gain_index, int gain_index_next);
92
93     void (* saturate_output) (struct cook *q, int chan, int16_t *out);
94
95     AVCodecContext*     avctx;
96     GetBitContext       gb;
97     /* stream data */
98     int                 nb_channels;
99     int                 joint_stereo;
100     int                 bit_rate;
101     int                 sample_rate;
102     int                 samples_per_channel;
103     int                 samples_per_frame;
104     int                 subbands;
105     int                 log2_numvector_size;
106     int                 numvector_size;                //1 << log2_numvector_size;
107     int                 js_subband_start;
108     int                 total_subbands;
109     int                 num_vectors;
110     int                 bits_per_subpacket;
111     int                 cookversion;
112     /* states */
113     AVRandomState       random_state;
114
115     /* transform data */
116     MDCTContext         mdct_ctx;
117     float*              mlt_window;
118
119     /* gain buffers */
120     cook_gains          gains1;
121     cook_gains          gains2;
122     int                 gain_1[9];
123     int                 gain_2[9];
124     int                 gain_3[9];
125     int                 gain_4[9];
126
127     /* VLC data */
128     int                 js_vlc_bits;
129     VLC                 envelope_quant_index[13];
130     VLC                 sqvh[7];          //scalar quantization
131     VLC                 ccpl;             //channel coupling
132
133     /* generatable tables and related variables */
134     int                 gain_size_factor;
135     float               gain_table[23];
136
137     /* data buffers */
138
139     uint8_t*            decoded_bytes_buffer;
140     DECLARE_ALIGNED_16(float,mono_mdct_output[2048]);
141     float               mono_previous_buffer1[1024];
142     float               mono_previous_buffer2[1024];
143     float               decode_buffer_1[1024];
144     float               decode_buffer_2[1024];
145     float               decode_buffer_0[1060]; /* static allocation for joint decode */
146
147     const float         *cplscales[5];
148 } COOKContext;
149
150 static float     pow2tab[127];
151 static float rootpow2tab[127];
152
153 /* debug functions */
154
155 #ifdef COOKDEBUG
156 static void dump_float_table(float* table, int size, int delimiter) {
157     int i=0;
158     av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"\n[%d]: ",i);
159     for (i=0 ; i<size ; i++) {
160         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%5.1f, ", table[i]);
161         if ((i+1)%delimiter == 0) av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"\n[%d]: ",i+1);
162     }
163 }
164
165 static void dump_int_table(int* table, int size, int delimiter) {
166     int i=0;
167     av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"\n[%d]: ",i);
168     for (i=0 ; i<size ; i++) {
169         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d, ", table[i]);
170         if ((i+1)%delimiter == 0) av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"\n[%d]: ",i+1);
171     }
172 }
173
174 static void dump_short_table(short* table, int size, int delimiter) {
175     int i=0;
176     av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"\n[%d]: ",i);
177     for (i=0 ; i<size ; i++) {
178         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "%d, ", table[i]);
179         if ((i+1)%delimiter == 0) av_log(NULL,AV_LOG_ERROR,"\n[%d]: ",i+1);
180     }
181 }
182
183 #endif
184
185 /*************** init functions ***************/
186
187 /* table generator */
188 static av_cold void init_pow2table(void){
189     int i;
190     for (i=-63 ; i<64 ; i++){
191             pow2tab[63+i]=     pow(2, i);
192         rootpow2tab[63+i]=sqrt(pow(2, i));
193     }
194 }
195
196 /* table generator */
197 static av_cold void init_gain_table(COOKContext *q) {
198     int i;
199     q->gain_size_factor = q->samples_per_channel/8;
200     for (i=0 ; i<23 ; i++) {
201         q->gain_table[i] = pow(pow2tab[i+52] ,
202                                (1.0/(double)q->gain_size_factor));
203     }
204 }
205
206
207 static av_cold int init_cook_vlc_tables(COOKContext *q) {
208     int i, result;
209
210     result = 0;
211     for (i=0 ; i<13 ; i++) {
212         result |= init_vlc (&q->envelope_quant_index[i], 9, 24,
213             envelope_quant_index_huffbits[i], 1, 1,
214             envelope_quant_index_huffcodes[i], 2, 2, 0);
215     }
216     av_log(q->avctx,AV_LOG_DEBUG,"sqvh VLC init\n");
217     for (i=0 ; i<7 ; i++) {
218         result |= init_vlc (&q->sqvh[i], vhvlcsize_tab[i], vhsize_tab[i],
219             cvh_huffbits[i], 1, 1,
220             cvh_huffcodes[i], 2, 2, 0);
221     }
222
223     if (q->nb_channels==2 && q->joint_stereo==1){
224         result |= init_vlc (&q->ccpl, 6, (1<<q->js_vlc_bits)-1,
225             ccpl_huffbits[q->js_vlc_bits-2], 1, 1,
226             ccpl_huffcodes[q->js_vlc_bits-2], 2, 2, 0);
227         av_log(q->avctx,AV_LOG_DEBUG,"Joint-stereo VLC used.\n");
228     }
229
230     av_log(q->avctx,AV_LOG_DEBUG,"VLC tables initialized.\n");
231     return result;
232 }
233
234 static av_cold int init_cook_mlt(COOKContext *q) {
235     int j;
236     int mlt_size = q->samples_per_channel;
237
238     if ((q->mlt_window = av_malloc(sizeof(float)*mlt_size)) == 0)
239       return -1;
240
241     /* Initialize the MLT window: simple sine window. */
242     ff_sine_window_init(q->mlt_window, mlt_size);
243     for(j=0 ; j<mlt_size ; j++)
244         q->mlt_window[j] *= sqrt(2.0 / q->samples_per_channel);
245
246     /* Initialize the MDCT. */
247     if (ff_mdct_init(&q->mdct_ctx, av_log2(mlt_size)+1, 1)) {
248       av_free(q->mlt_window);
249       return -1;
250     }
251     av_log(q->avctx,AV_LOG_DEBUG,"MDCT initialized, order = %d.\n",
252            av_log2(mlt_size)+1);
253
254     return 0;
255 }
256
257 static const float *maybe_reformat_buffer32 (COOKContext *q, const float *ptr, int n)
258 {
259     if (1)
260         return ptr;
261 }
262
263 static av_cold void init_cplscales_table (COOKContext *q) {
264     int i;
265     for (i=0;i<5;i++)
266         q->cplscales[i] = maybe_reformat_buffer32 (q, cplscales[i], (1<<(i+2))-1);
267 }
268
269 /*************** init functions end ***********/
270
271 /**
272  * Cook indata decoding, every 32 bits are XORed with 0x37c511f2.
273  * Why? No idea, some checksum/error detection method maybe.
274  *
275  * Out buffer size: extra bytes are needed to cope with
276  * padding/misalignment.
277  * Subpackets passed to the decoder can contain two, consecutive
278  * half-subpackets, of identical but arbitrary size.
279  *          1234 1234 1234 1234  extraA extraB
280  * Case 1:  AAAA BBBB              0      0
281  * Case 2:  AAAA ABBB BB--         3      3
282  * Case 3:  AAAA AABB BBBB         2      2
283  * Case 4:  AAAA AAAB BBBB BB--    1      5
284  *
285  * Nice way to waste CPU cycles.
286  *
287  * @param inbuffer  pointer to byte array of indata
288  * @param out       pointer to byte array of outdata
289  * @param bytes     number of bytes
290  */
291 #define DECODE_BYTES_PAD1(bytes) (3 - ((bytes)+3) % 4)
292 #define DECODE_BYTES_PAD2(bytes) ((bytes) % 4 + DECODE_BYTES_PAD1(2 * (bytes)))
293
294 static inline int decode_bytes(const uint8_t* inbuffer, uint8_t* out, int bytes){
295     int i, off;
296     uint32_t c;
297     const uint32_t* buf;
298     uint32_t* obuf = (uint32_t*) out;
299     /* FIXME: 64 bit platforms would be able to do 64 bits at a time.
300      * I'm too lazy though, should be something like
301      * for(i=0 ; i<bitamount/64 ; i++)
302      *     (int64_t)out[i] = 0x37c511f237c511f2^be2me_64(int64_t)in[i]);
303      * Buffer alignment needs to be checked. */
304
305     off = (intptr_t)inbuffer & 3;
306     buf = (const uint32_t*) (inbuffer - off);
307     c = be2me_32((0x37c511f2 >> (off*8)) | (0x37c511f2 << (32-(off*8))));
308     bytes += 3 + off;
309     for (i = 0; i < bytes/4; i++)
310         obuf[i] = c ^ buf[i];
311
312     return off;
313 }
314
315 /**
316  * Cook uninit
317  */
318
319 static av_cold int cook_decode_close(AVCodecContext *avctx)
320 {
321     int i;
322     COOKContext *q = avctx->priv_data;
323     av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG, "Deallocating memory.\n");
324
325     /* Free allocated memory buffers. */
326     av_free(q->mlt_window);
327     av_free(q->decoded_bytes_buffer);
328
329     /* Free the transform. */
330     ff_mdct_end(&q->mdct_ctx);
331
332     /* Free the VLC tables. */
333     for (i=0 ; i<13 ; i++) {
334         free_vlc(&q->envelope_quant_index[i]);
335     }
336     for (i=0 ; i<7 ; i++) {
337         free_vlc(&q->sqvh[i]);
338     }
339     if(q->nb_channels==2 && q->joint_stereo==1 ){
340         free_vlc(&q->ccpl);
341     }
342
343     av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"Memory deallocated.\n");
344
345     return 0;
346 }
347
348 /**
349  * Fill the gain array for the timedomain quantization.
350  *
351  * @param q                 pointer to the COOKContext
352  * @param gaininfo[9]       array of gain indexes
353  */
354
355 static void decode_gain_info(GetBitContext *gb, int *gaininfo)
356 {
357     int i, n;
358
359     while (get_bits1(gb)) {}
360     n = get_bits_count(gb) - 1;     //amount of elements*2 to update
361
362     i = 0;
363     while (n--) {
364         int index = get_bits(gb, 3);
365         int gain = get_bits1(gb) ? get_bits(gb, 4) - 7 : -1;
366
367         while (i <= index) gaininfo[i++] = gain;
368     }
369     while (i <= 8) gaininfo[i++] = 0;
370 }
371
372 /**
373  * Create the quant index table needed for the envelope.
374  *
375  * @param q                 pointer to the COOKContext
376  * @param quant_index_table pointer to the array
377  */
378
379 static void decode_envelope(COOKContext *q, int* quant_index_table) {
380     int i,j, vlc_index;
381
382     quant_index_table[0]= get_bits(&q->gb,6) - 6;       //This is used later in categorize
383
384     for (i=1 ; i < q->total_subbands ; i++){
385         vlc_index=i;
386         if (i >= q->js_subband_start * 2) {
387             vlc_index-=q->js_subband_start;
388         } else {
389             vlc_index/=2;
390             if(vlc_index < 1) vlc_index = 1;
391         }
392         if (vlc_index>13) vlc_index = 13;           //the VLC tables >13 are identical to No. 13
393
394         j = get_vlc2(&q->gb, q->envelope_quant_index[vlc_index-1].table,
395                      q->envelope_quant_index[vlc_index-1].bits,2);
396         quant_index_table[i] = quant_index_table[i-1] + j - 12;    //differential encoding
397     }
398 }
399
400 /**
401  * Calculate the category and category_index vector.
402  *
403  * @param q                     pointer to the COOKContext
404  * @param quant_index_table     pointer to the array
405  * @param category              pointer to the category array
406  * @param category_index        pointer to the category_index array
407  */
408
409 static void categorize(COOKContext *q, int* quant_index_table,
410                        int* category, int* category_index){
411     int exp_idx, bias, tmpbias1, tmpbias2, bits_left, num_bits, index, v, i, j;
412     int exp_index2[102];
413     int exp_index1[102];
414
415     int tmp_categorize_array[128*2];
416     int tmp_categorize_array1_idx=q->numvector_size;
417     int tmp_categorize_array2_idx=q->numvector_size;
418
419     bits_left =  q->bits_per_subpacket - get_bits_count(&q->gb);
420
421     if(bits_left > q->samples_per_channel) {
422         bits_left = q->samples_per_channel +
423                     ((bits_left - q->samples_per_channel)*5)/8;
424         //av_log(q->avctx, AV_LOG_ERROR, "bits_left = %d\n",bits_left);
425     }
426
427     memset(&exp_index1,0,102*sizeof(int));
428     memset(&exp_index2,0,102*sizeof(int));
429     memset(&tmp_categorize_array,0,128*2*sizeof(int));
430
431     bias=-32;
432
433     /* Estimate bias. */
434     for (i=32 ; i>0 ; i=i/2){
435         num_bits = 0;
436         index = 0;
437         for (j=q->total_subbands ; j>0 ; j--){
438             exp_idx = av_clip((i - quant_index_table[index] + bias) / 2, 0, 7);
439             index++;
440             num_bits+=expbits_tab[exp_idx];
441         }
442         if(num_bits >= bits_left - 32){
443             bias+=i;
444         }
445     }
446
447     /* Calculate total number of bits. */
448     num_bits=0;
449     for (i=0 ; i<q->total_subbands ; i++) {
450         exp_idx = av_clip((bias - quant_index_table[i]) / 2, 0, 7);
451         num_bits += expbits_tab[exp_idx];
452         exp_index1[i] = exp_idx;
453         exp_index2[i] = exp_idx;
454     }
455     tmpbias1 = tmpbias2 = num_bits;
456
457     for (j = 1 ; j < q->numvector_size ; j++) {
458         if (tmpbias1 + tmpbias2 > 2*bits_left) {  /* ---> */
459             int max = -999999;
460             index=-1;
461             for (i=0 ; i<q->total_subbands ; i++){
462                 if (exp_index1[i] < 7) {
463                     v = (-2*exp_index1[i]) - quant_index_table[i] + bias;
464                     if ( v >= max) {
465                         max = v;
466                         index = i;
467                     }
468                 }
469             }
470             if(index==-1)break;
471             tmp_categorize_array[tmp_categorize_array1_idx++] = index;
472             tmpbias1 -= expbits_tab[exp_index1[index]] -
473                         expbits_tab[exp_index1[index]+1];
474             ++exp_index1[index];
475         } else {  /* <--- */
476             int min = 999999;
477             index=-1;
478             for (i=0 ; i<q->total_subbands ; i++){
479                 if(exp_index2[i] > 0){
480                     v = (-2*exp_index2[i])-quant_index_table[i]+bias;
481                     if ( v < min) {
482                         min = v;
483                         index = i;
484                     }
485                 }
486             }
487             if(index == -1)break;
488             tmp_categorize_array[--tmp_categorize_array2_idx] = index;
489             tmpbias2 -= expbits_tab[exp_index2[index]] -
490                         expbits_tab[exp_index2[index]-1];
491             --exp_index2[index];
492         }
493     }
494
495     for(i=0 ; i<q->total_subbands ; i++)
496         category[i] = exp_index2[i];
497
498     for(i=0 ; i<q->numvector_size-1 ; i++)
499         category_index[i] = tmp_categorize_array[tmp_categorize_array2_idx++];
500
501 }
502
503
504 /**
505  * Expand the category vector.
506  *
507  * @param q                     pointer to the COOKContext
508  * @param category              pointer to the category array
509  * @param category_index        pointer to the category_index array
510  */
511
512 static inline void expand_category(COOKContext *q, int* category,
513                                    int* category_index){
514     int i;
515     for(i=0 ; i<q->num_vectors ; i++){
516         ++category[category_index[i]];
517     }
518 }
519
520 /**
521  * The real requantization of the mltcoefs
522  *
523  * @param q                     pointer to the COOKContext
524  * @param index                 index
525  * @param quant_index           quantisation index
526  * @param subband_coef_index    array of indexes to quant_centroid_tab
527  * @param subband_coef_sign     signs of coefficients
528  * @param mlt_p                 pointer into the mlt buffer
529  */
530
531 static void scalar_dequant_float(COOKContext *q, int index, int quant_index,
532                            int* subband_coef_index, int* subband_coef_sign,
533                            float* mlt_p){
534     int i;
535     float f1;
536
537     for(i=0 ; i<SUBBAND_SIZE ; i++) {
538         if (subband_coef_index[i]) {
539             f1 = quant_centroid_tab[index][subband_coef_index[i]];
540             if (subband_coef_sign[i]) f1 = -f1;
541         } else {
542             /* noise coding if subband_coef_index[i] == 0 */
543             f1 = dither_tab[index];
544             if (av_random(&q->random_state) < 0x80000000) f1 = -f1;
545         }
546         mlt_p[i] = f1 * rootpow2tab[quant_index+63];
547     }
548 }
549 /**
550  * Unpack the subband_coef_index and subband_coef_sign vectors.
551  *
552  * @param q                     pointer to the COOKContext
553  * @param category              pointer to the category array
554  * @param subband_coef_index    array of indexes to quant_centroid_tab
555  * @param subband_coef_sign     signs of coefficients
556  */
557
558 static int unpack_SQVH(COOKContext *q, int category, int* subband_coef_index,
559                        int* subband_coef_sign) {
560     int i,j;
561     int vlc, vd ,tmp, result;
562
563     vd = vd_tab[category];
564     result = 0;
565     for(i=0 ; i<vpr_tab[category] ; i++){
566         vlc = get_vlc2(&q->gb, q->sqvh[category].table, q->sqvh[category].bits, 3);
567         if (q->bits_per_subpacket < get_bits_count(&q->gb)){
568             vlc = 0;
569             result = 1;
570         }
571         for(j=vd-1 ; j>=0 ; j--){
572             tmp = (vlc * invradix_tab[category])/0x100000;
573             subband_coef_index[vd*i+j] = vlc - tmp * (kmax_tab[category]+1);
574             vlc = tmp;
575         }
576         for(j=0 ; j<vd ; j++){
577             if (subband_coef_index[i*vd + j]) {
578                 if(get_bits_count(&q->gb) < q->bits_per_subpacket){
579                     subband_coef_sign[i*vd+j] = get_bits1(&q->gb);
580                 } else {
581                     result=1;
582                     subband_coef_sign[i*vd+j]=0;
583                 }
584             } else {
585                 subband_coef_sign[i*vd+j]=0;
586             }
587         }
588     }
589     return result;
590 }
591
592
593 /**
594  * Fill the mlt_buffer with mlt coefficients.
595  *
596  * @param q                 pointer to the COOKContext
597  * @param category          pointer to the category array
598  * @param quant_index_table pointer to the array
599  * @param mlt_buffer        pointer to mlt coefficients
600  */
601
602
603 static void decode_vectors(COOKContext* q, int* category,
604                            int *quant_index_table, float* mlt_buffer){
605     /* A zero in this table means that the subband coefficient is
606        random noise coded. */
607     int subband_coef_index[SUBBAND_SIZE];
608     /* A zero in this table means that the subband coefficient is a
609        positive multiplicator. */
610     int subband_coef_sign[SUBBAND_SIZE];
611     int band, j;
612     int index=0;
613
614     for(band=0 ; band<q->total_subbands ; band++){
615         index = category[band];
616         if(category[band] < 7){
617             if(unpack_SQVH(q, category[band], subband_coef_index, subband_coef_sign)){
618                 index=7;
619                 for(j=0 ; j<q->total_subbands ; j++) category[band+j]=7;
620             }
621         }
622         if(index>=7) {
623             memset(subband_coef_index, 0, sizeof(subband_coef_index));
624             memset(subband_coef_sign, 0, sizeof(subband_coef_sign));
625         }
626         q->scalar_dequant(q, index, quant_index_table[band],
627                           subband_coef_index, subband_coef_sign,
628                           &mlt_buffer[band * SUBBAND_SIZE]);
629     }
630
631     if(q->total_subbands*SUBBAND_SIZE >= q->samples_per_channel){
632         return;
633     } /* FIXME: should this be removed, or moved into loop above? */
634 }
635
636
637 /**
638  * function for decoding mono data
639  *
640  * @param q                 pointer to the COOKContext
641  * @param mlt_buffer        pointer to mlt coefficients
642  */
643
644 static void mono_decode(COOKContext *q, float* mlt_buffer) {
645
646     int category_index[128];
647     int quant_index_table[102];
648     int category[128];
649
650     memset(&category, 0, 128*sizeof(int));
651     memset(&category_index, 0, 128*sizeof(int));
652
653     decode_envelope(q, quant_index_table);
654     q->num_vectors = get_bits(&q->gb,q->log2_numvector_size);
655     categorize(q, quant_index_table, category, category_index);
656     expand_category(q, category, category_index);
657     decode_vectors(q, category, quant_index_table, mlt_buffer);
658 }
659
660
661 /**
662  * the actual requantization of the timedomain samples
663  *
664  * @param q                 pointer to the COOKContext
665  * @param buffer            pointer to the timedomain buffer
666  * @param gain_index        index for the block multiplier
667  * @param gain_index_next   index for the next block multiplier
668  */
669
670 static void interpolate_float(COOKContext *q, float* buffer,
671                         int gain_index, int gain_index_next){
672     int i;
673     float fc1, fc2;
674     fc1 = pow2tab[gain_index+63];
675
676     if(gain_index == gain_index_next){              //static gain
677         for(i=0 ; i<q->gain_size_factor ; i++){
678             buffer[i]*=fc1;
679         }
680         return;
681     } else {                                        //smooth gain
682         fc2 = q->gain_table[11 + (gain_index_next-gain_index)];
683         for(i=0 ; i<q->gain_size_factor ; i++){
684             buffer[i]*=fc1;
685             fc1*=fc2;
686         }
687         return;
688     }
689 }
690
691 /**
692  * Apply transform window, overlap buffers.
693  *
694  * @param q                 pointer to the COOKContext
695  * @param inbuffer          pointer to the mltcoefficients
696  * @param gains_ptr         current and previous gains
697  * @param previous_buffer   pointer to the previous buffer to be used for overlapping
698  */
699
700 static void imlt_window_float (COOKContext *q, float *buffer1,
701                                cook_gains *gains_ptr, float *previous_buffer)
702 {
703     const float fc = pow2tab[gains_ptr->previous[0] + 63];
704     int i;
705     /* The weird thing here, is that the two halves of the time domain
706      * buffer are swapped. Also, the newest data, that we save away for
707      * next frame, has the wrong sign. Hence the subtraction below.
708      * Almost sounds like a complex conjugate/reverse data/FFT effect.
709      */
710
711     /* Apply window and overlap */
712     for(i = 0; i < q->samples_per_channel; i++){
713         buffer1[i] = buffer1[i] * fc * q->mlt_window[i] -
714           previous_buffer[i] * q->mlt_window[q->samples_per_channel - 1 - i];
715     }
716 }
717
718 /**
719  * The modulated lapped transform, this takes transform coefficients
720  * and transforms them into timedomain samples.
721  * Apply transform window, overlap buffers, apply gain profile
722  * and buffer management.
723  *
724  * @param q                 pointer to the COOKContext
725  * @param inbuffer          pointer to the mltcoefficients
726  * @param gains_ptr         current and previous gains
727  * @param previous_buffer   pointer to the previous buffer to be used for overlapping
728  */
729
730 static void imlt_gain(COOKContext *q, float *inbuffer,
731                       cook_gains *gains_ptr, float* previous_buffer)
732 {
733     float *buffer0 = q->mono_mdct_output;
734     float *buffer1 = q->mono_mdct_output + q->samples_per_channel;
735     int i;
736
737     /* Inverse modified discrete cosine transform */
738     ff_imdct_calc(&q->mdct_ctx, q->mono_mdct_output, inbuffer);
739
740     q->imlt_window (q, buffer1, gains_ptr, previous_buffer);
741
742     /* Apply gain profile */
743     for (i = 0; i < 8; i++) {
744         if (gains_ptr->now[i] || gains_ptr->now[i + 1])
745             q->interpolate(q, &buffer1[q->gain_size_factor * i],
746                            gains_ptr->now[i], gains_ptr->now[i + 1]);
747     }
748
749     /* Save away the current to be previous block. */
750     memcpy(previous_buffer, buffer0, sizeof(float)*q->samples_per_channel);
751 }
752
753
754 /**
755  * function for getting the jointstereo coupling information
756  *
757  * @param q                 pointer to the COOKContext
758  * @param decouple_tab      decoupling array
759  *
760  */
761
762 static void decouple_info(COOKContext *q, int* decouple_tab){
763     int length, i;
764
765     if(get_bits1(&q->gb)) {
766         if(cplband[q->js_subband_start] > cplband[q->subbands-1]) return;
767
768         length = cplband[q->subbands-1] - cplband[q->js_subband_start] + 1;
769         for (i=0 ; i<length ; i++) {
770             decouple_tab[cplband[q->js_subband_start] + i] = get_vlc2(&q->gb, q->ccpl.table, q->ccpl.bits, 2);
771         }
772         return;
773     }
774
775     if(cplband[q->js_subband_start] > cplband[q->subbands-1]) return;
776
777     length = cplband[q->subbands-1] - cplband[q->js_subband_start] + 1;
778     for (i=0 ; i<length ; i++) {
779        decouple_tab[cplband[q->js_subband_start] + i] = get_bits(&q->gb, q->js_vlc_bits);
780     }
781     return;
782 }
783
784 /*
785  * function decouples a pair of signals from a single signal via multiplication.
786  *
787  * @param q                 pointer to the COOKContext
788  * @param subband           index of the current subband
789  * @param f1                multiplier for channel 1 extraction
790  * @param f2                multiplier for channel 2 extraction
791  * @param decode_buffer     input buffer
792  * @param mlt_buffer1       pointer to left channel mlt coefficients
793  * @param mlt_buffer2       pointer to right channel mlt coefficients
794  */
795 static void decouple_float (COOKContext *q,
796                             int subband,
797                             float f1, float f2,
798                             float *decode_buffer,
799                             float *mlt_buffer1, float *mlt_buffer2)
800 {
801     int j, tmp_idx;
802     for (j=0 ; j<SUBBAND_SIZE ; j++) {
803         tmp_idx = ((q->js_subband_start + subband)*SUBBAND_SIZE)+j;
804         mlt_buffer1[SUBBAND_SIZE*subband + j] = f1 * decode_buffer[tmp_idx];
805         mlt_buffer2[SUBBAND_SIZE*subband + j] = f2 * decode_buffer[tmp_idx];
806     }
807 }
808
809 /**
810  * function for decoding joint stereo data
811  *
812  * @param q                 pointer to the COOKContext
813  * @param mlt_buffer1       pointer to left channel mlt coefficients
814  * @param mlt_buffer2       pointer to right channel mlt coefficients
815  */
816
817 static void joint_decode(COOKContext *q, float* mlt_buffer1,
818                          float* mlt_buffer2) {
819     int i,j;
820     int decouple_tab[SUBBAND_SIZE];
821     float *decode_buffer = q->decode_buffer_0;
822     int idx, cpl_tmp;
823     float f1,f2;
824     const float* cplscale;
825
826     memset(decouple_tab, 0, sizeof(decouple_tab));
827     memset(decode_buffer, 0, sizeof(decode_buffer));
828
829     /* Make sure the buffers are zeroed out. */
830     memset(mlt_buffer1,0, 1024*sizeof(float));
831     memset(mlt_buffer2,0, 1024*sizeof(float));
832     decouple_info(q, decouple_tab);
833     mono_decode(q, decode_buffer);
834
835     /* The two channels are stored interleaved in decode_buffer. */
836     for (i=0 ; i<q->js_subband_start ; i++) {
837         for (j=0 ; j<SUBBAND_SIZE ; j++) {
838             mlt_buffer1[i*20+j] = decode_buffer[i*40+j];
839             mlt_buffer2[i*20+j] = decode_buffer[i*40+20+j];
840         }
841     }
842
843     /* When we reach js_subband_start (the higher frequencies)
844        the coefficients are stored in a coupling scheme. */
845     idx = (1 << q->js_vlc_bits) - 1;
846     for (i=q->js_subband_start ; i<q->subbands ; i++) {
847         cpl_tmp = cplband[i];
848         idx -=decouple_tab[cpl_tmp];
849         cplscale = q->cplscales[q->js_vlc_bits-2];  //choose decoupler table
850         f1 = cplscale[decouple_tab[cpl_tmp]];
851         f2 = cplscale[idx-1];
852         q->decouple (q, i, f1, f2, decode_buffer, mlt_buffer1, mlt_buffer2);
853         idx = (1 << q->js_vlc_bits) - 1;
854     }
855 }
856
857 /**
858  * First part of subpacket decoding:
859  *  decode raw stream bytes and read gain info.
860  *
861  * @param q                 pointer to the COOKContext
862  * @param inbuffer          pointer to raw stream data
863  * @param gain_ptr          array of current/prev gain pointers
864  */
865
866 static inline void
867 decode_bytes_and_gain(COOKContext *q, const uint8_t *inbuffer,
868                       cook_gains *gains_ptr)
869 {
870     int offset;
871
872     offset = decode_bytes(inbuffer, q->decoded_bytes_buffer,
873                           q->bits_per_subpacket/8);
874     init_get_bits(&q->gb, q->decoded_bytes_buffer + offset,
875                   q->bits_per_subpacket);
876     decode_gain_info(&q->gb, gains_ptr->now);
877
878     /* Swap current and previous gains */
879     FFSWAP(int *, gains_ptr->now, gains_ptr->previous);
880 }
881
882  /**
883  * Saturate the output signal to signed 16bit integers.
884  *
885  * @param q                 pointer to the COOKContext
886  * @param chan              channel to saturate
887  * @param out               pointer to the output vector
888  */
889 static void
890 saturate_output_float (COOKContext *q, int chan, int16_t *out)
891 {
892     int j;
893     float *output = q->mono_mdct_output + q->samples_per_channel;
894     /* Clip and convert floats to 16 bits.
895      */
896     for (j = 0; j < q->samples_per_channel; j++) {
897         out[chan + q->nb_channels * j] =
898           av_clip_int16(lrintf(output[j]));
899     }
900 }
901
902 /**
903  * Final part of subpacket decoding:
904  *  Apply modulated lapped transform, gain compensation,
905  *  clip and convert to integer.
906  *
907  * @param q                 pointer to the COOKContext
908  * @param decode_buffer     pointer to the mlt coefficients
909  * @param gain_ptr          array of current/prev gain pointers
910  * @param previous_buffer   pointer to the previous buffer to be used for overlapping
911  * @param out               pointer to the output buffer
912  * @param chan              0: left or single channel, 1: right channel
913  */
914
915 static inline void
916 mlt_compensate_output(COOKContext *q, float *decode_buffer,
917                       cook_gains *gains, float *previous_buffer,
918                       int16_t *out, int chan)
919 {
920     imlt_gain(q, decode_buffer, gains, previous_buffer);
921     q->saturate_output (q, chan, out);
922 }
923
924
925 /**
926  * Cook subpacket decoding. This function returns one decoded subpacket,
927  * usually 1024 samples per channel.
928  *
929  * @param q                 pointer to the COOKContext
930  * @param inbuffer          pointer to the inbuffer
931  * @param sub_packet_size   subpacket size
932  * @param outbuffer         pointer to the outbuffer
933  */
934
935
936 static int decode_subpacket(COOKContext *q, const uint8_t *inbuffer,
937                             int sub_packet_size, int16_t *outbuffer) {
938     /* packet dump */
939 //    for (i=0 ; i<sub_packet_size ; i++) {
940 //        av_log(q->avctx, AV_LOG_ERROR, "%02x", inbuffer[i]);
941 //    }
942 //    av_log(q->avctx, AV_LOG_ERROR, "\n");
943
944     decode_bytes_and_gain(q, inbuffer, &q->gains1);
945
946     if (q->joint_stereo) {
947         joint_decode(q, q->decode_buffer_1, q->decode_buffer_2);
948     } else {
949         mono_decode(q, q->decode_buffer_1);
950
951         if (q->nb_channels == 2) {
952             decode_bytes_and_gain(q, inbuffer + sub_packet_size/2, &q->gains2);
953             mono_decode(q, q->decode_buffer_2);
954         }
955     }
956
957     mlt_compensate_output(q, q->decode_buffer_1, &q->gains1,
958                           q->mono_previous_buffer1, outbuffer, 0);
959
960     if (q->nb_channels == 2) {
961         if (q->joint_stereo) {
962             mlt_compensate_output(q, q->decode_buffer_2, &q->gains1,
963                                   q->mono_previous_buffer2, outbuffer, 1);
964         } else {
965             mlt_compensate_output(q, q->decode_buffer_2, &q->gains2,
966                                   q->mono_previous_buffer2, outbuffer, 1);
967         }
968     }
969     return q->samples_per_frame * sizeof(int16_t);
970 }
971
972
973 /**
974  * Cook frame decoding
975  *
976  * @param avctx     pointer to the AVCodecContext
977  */
978
979 static int cook_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
980             void *data, int *data_size,
981             const uint8_t *buf, int buf_size) {
982     COOKContext *q = avctx->priv_data;
983
984     if (buf_size < avctx->block_align)
985         return buf_size;
986
987     *data_size = decode_subpacket(q, buf, avctx->block_align, data);
988
989     /* Discard the first two frames: no valid audio. */
990     if (avctx->frame_number < 2) *data_size = 0;
991
992     return avctx->block_align;
993 }
994
995 #ifdef COOKDEBUG
996 static void dump_cook_context(COOKContext *q)
997 {
998     //int i=0;
999 #define PRINT(a,b) av_log(q->avctx,AV_LOG_ERROR," %s = %d\n", a, b);
1000     av_log(q->avctx,AV_LOG_ERROR,"COOKextradata\n");
1001     av_log(q->avctx,AV_LOG_ERROR,"cookversion=%x\n",q->cookversion);
1002     if (q->cookversion > STEREO) {
1003         PRINT("js_subband_start",q->js_subband_start);
1004         PRINT("js_vlc_bits",q->js_vlc_bits);
1005     }
1006     av_log(q->avctx,AV_LOG_ERROR,"COOKContext\n");
1007     PRINT("nb_channels",q->nb_channels);
1008     PRINT("bit_rate",q->bit_rate);
1009     PRINT("sample_rate",q->sample_rate);
1010     PRINT("samples_per_channel",q->samples_per_channel);
1011     PRINT("samples_per_frame",q->samples_per_frame);
1012     PRINT("subbands",q->subbands);
1013     PRINT("random_state",q->random_state);
1014     PRINT("js_subband_start",q->js_subband_start);
1015     PRINT("log2_numvector_size",q->log2_numvector_size);
1016     PRINT("numvector_size",q->numvector_size);
1017     PRINT("total_subbands",q->total_subbands);
1018 }
1019 #endif
1020
1021 static av_cold int cook_count_channels(unsigned int mask){
1022     int i;
1023     int channels = 0;
1024     for(i = 0;i<32;i++){
1025         if(mask & (1<<i))
1026             ++channels;
1027     }
1028     return channels;
1029 }
1030
1031 /**
1032  * Cook initialization
1033  *
1034  * @param avctx     pointer to the AVCodecContext
1035  */
1036
1037 static av_cold int cook_decode_init(AVCodecContext *avctx)
1038 {
1039     COOKContext *q = avctx->priv_data;
1040     const uint8_t *edata_ptr = avctx->extradata;
1041     q->avctx = avctx;
1042
1043     /* Take care of the codec specific extradata. */
1044     if (avctx->extradata_size <= 0) {
1045         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Necessary extradata missing!\n");
1046         return -1;
1047     } else {
1048         /* 8 for mono, 16 for stereo, ? for multichannel
1049            Swap to right endianness so we don't need to care later on. */
1050         av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"codecdata_length=%d\n",avctx->extradata_size);
1051         if (avctx->extradata_size >= 8){
1052             q->cookversion = bytestream_get_be32(&edata_ptr);
1053             q->samples_per_frame =  bytestream_get_be16(&edata_ptr);
1054             q->subbands = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
1055         }
1056         if (avctx->extradata_size >= 16){
1057             bytestream_get_be32(&edata_ptr);    //Unknown unused
1058             q->js_subband_start = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
1059             q->js_vlc_bits = bytestream_get_be16(&edata_ptr);
1060         }
1061     }
1062
1063     /* Take data from the AVCodecContext (RM container). */
1064     q->sample_rate = avctx->sample_rate;
1065     q->nb_channels = avctx->channels;
1066     q->bit_rate = avctx->bit_rate;
1067
1068     /* Initialize RNG. */
1069     av_random_init(&q->random_state, 1);
1070
1071     /* Initialize extradata related variables. */
1072     q->samples_per_channel = q->samples_per_frame / q->nb_channels;
1073     q->bits_per_subpacket = avctx->block_align * 8;
1074
1075     /* Initialize default data states. */
1076     q->log2_numvector_size = 5;
1077     q->total_subbands = q->subbands;
1078
1079     /* Initialize version-dependent variables */
1080     av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"q->cookversion=%x\n",q->cookversion);
1081     q->joint_stereo = 0;
1082     switch (q->cookversion) {
1083         case MONO:
1084             if (q->nb_channels != 1) {
1085                 av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Container channels != 1, report sample!\n");
1086                 return -1;
1087             }
1088             av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"MONO\n");
1089             break;
1090         case STEREO:
1091             if (q->nb_channels != 1) {
1092                 q->bits_per_subpacket = q->bits_per_subpacket/2;
1093             }
1094             av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"STEREO\n");
1095             break;
1096         case JOINT_STEREO:
1097             if (q->nb_channels != 2) {
1098                 av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Container channels != 2, report sample!\n");
1099                 return -1;
1100             }
1101             av_log(avctx,AV_LOG_DEBUG,"JOINT_STEREO\n");
1102             if (avctx->extradata_size >= 16){
1103                 q->total_subbands = q->subbands + q->js_subband_start;
1104                 q->joint_stereo = 1;
1105             }
1106             if (q->samples_per_channel > 256) {
1107                 q->log2_numvector_size  = 6;
1108             }
1109             if (q->samples_per_channel > 512) {
1110                 q->log2_numvector_size  = 7;
1111             }
1112             break;
1113         case MC_COOK:
1114             av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"MC_COOK not supported!\n");
1115             return -1;
1116             break;
1117         default:
1118             av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"Unknown Cook version, report sample!\n");
1119             return -1;
1120             break;
1121     }
1122
1123     /* Initialize variable relations */
1124     q->numvector_size = (1 << q->log2_numvector_size);
1125
1126     /* Generate tables */
1127     init_pow2table();
1128     init_gain_table(q);
1129     init_cplscales_table(q);
1130
1131     if (init_cook_vlc_tables(q) != 0)
1132         return -1;
1133
1134
1135     if(avctx->block_align >= UINT_MAX/2)
1136         return -1;
1137
1138     /* Pad the databuffer with:
1139        DECODE_BYTES_PAD1 or DECODE_BYTES_PAD2 for decode_bytes(),
1140        FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE, for the bitstreamreader. */
1141     if (q->nb_channels==2 && q->joint_stereo==0) {
1142         q->decoded_bytes_buffer =
1143           av_mallocz(avctx->block_align/2
1144                      + DECODE_BYTES_PAD2(avctx->block_align/2)
1145                      + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1146     } else {
1147         q->decoded_bytes_buffer =
1148           av_mallocz(avctx->block_align
1149                      + DECODE_BYTES_PAD1(avctx->block_align)
1150                      + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1151     }
1152     if (q->decoded_bytes_buffer == NULL)
1153         return -1;
1154
1155     q->gains1.now      = q->gain_1;
1156     q->gains1.previous = q->gain_2;
1157     q->gains2.now      = q->gain_3;
1158     q->gains2.previous = q->gain_4;
1159
1160     /* Initialize transform. */
1161     if ( init_cook_mlt(q) != 0 )
1162         return -1;
1163
1164     /* Initialize COOK signal arithmetic handling */
1165     if (1) {
1166         q->scalar_dequant  = scalar_dequant_float;
1167         q->decouple        = decouple_float;
1168         q->imlt_window     = imlt_window_float;
1169         q->interpolate     = interpolate_float;
1170         q->saturate_output = saturate_output_float;
1171     }
1172
1173     /* Try to catch some obviously faulty streams, othervise it might be exploitable */
1174     if (q->total_subbands > 53) {
1175         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"total_subbands > 53, report sample!\n");
1176         return -1;
1177     }
1178     if (q->subbands > 50) {
1179         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"subbands > 50, report sample!\n");
1180         return -1;
1181     }
1182     if ((q->samples_per_channel == 256) || (q->samples_per_channel == 512) || (q->samples_per_channel == 1024)) {
1183     } else {
1184         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"unknown amount of samples_per_channel = %d, report sample!\n",q->samples_per_channel);
1185         return -1;
1186     }
1187     if ((q->js_vlc_bits > 6) || (q->js_vlc_bits < 0)) {
1188         av_log(avctx,AV_LOG_ERROR,"q->js_vlc_bits = %d, only >= 0 and <= 6 allowed!\n",q->js_vlc_bits);
1189         return -1;
1190     }
1191
1192     avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16;
1193     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? CH_LAYOUT_STEREO : CH_LAYOUT_MONO;
1194
1195 #ifdef COOKDEBUG
1196     dump_cook_context(q);
1197 #endif
1198     return 0;
1199 }
1200
1201
1202 AVCodec cook_decoder =
1203 {
1204     .name = "cook",
1205     .type = CODEC_TYPE_AUDIO,
1206     .id = CODEC_ID_COOK,
1207     .priv_data_size = sizeof(COOKContext),
1208     .init = cook_decode_init,
1209     .close = cook_decode_close,
1210     .decode = cook_decode_frame,
1211     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("COOK"),
1212 };