mlpdec: Use some context arrays with local variables in rematrix_channels().
[ffmpeg.git] / libavcodec / mlpdec.c
1 /*
2  * MLP decoder
3  * Copyright (c) 2007-2008 Ian Caulfield
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file libavcodec/mlpdec.c
24  * MLP decoder
25  */
26
27 #include <stdint.h>
28
29 #include "avcodec.h"
30 #include "libavutil/intreadwrite.h"
31 #include "get_bits.h"
32 #include "libavutil/crc.h"
33 #include "parser.h"
34 #include "mlp_parser.h"
35 #include "mlp.h"
36
37 /** number of bits used for VLC lookup - longest Huffman code is 9 */
38 #define VLC_BITS            9
39
40
41 static const char* sample_message =
42     "Please file a bug report following the instructions at "
43     "http://ffmpeg.org/bugreports.html and include "
44     "a sample of this file.";
45
46 typedef struct SubStream {
47     //! Set if a valid restart header has been read. Otherwise the substream cannot be decoded.
48     uint8_t     restart_seen;
49
50     //@{
51     /** restart header data */
52     //! The type of noise to be used in the rematrix stage.
53     uint16_t    noise_type;
54
55     //! The index of the first channel coded in this substream.
56     uint8_t     min_channel;
57     //! The index of the last channel coded in this substream.
58     uint8_t     max_channel;
59     //! The number of channels input into the rematrix stage.
60     uint8_t     max_matrix_channel;
61     //! For each channel output by the matrix, the output channel to map it to
62     uint8_t     ch_assign[MAX_CHANNELS];
63
64     //! The left shift applied to random noise in 0x31ea substreams.
65     uint8_t     noise_shift;
66     //! The current seed value for the pseudorandom noise generator(s).
67     uint32_t    noisegen_seed;
68
69     //! Set if the substream contains extra info to check the size of VLC blocks.
70     uint8_t     data_check_present;
71
72     //! Bitmask of which parameter sets are conveyed in a decoding parameter block.
73     uint8_t     param_presence_flags;
74 #define PARAM_BLOCKSIZE     (1 << 7)
75 #define PARAM_MATRIX        (1 << 6)
76 #define PARAM_OUTSHIFT      (1 << 5)
77 #define PARAM_QUANTSTEP     (1 << 4)
78 #define PARAM_FIR           (1 << 3)
79 #define PARAM_IIR           (1 << 2)
80 #define PARAM_HUFFOFFSET    (1 << 1)
81 #define PARAM_PRESENCE      (1 << 0)
82     //@}
83
84     //@{
85     /** matrix data */
86
87     //! Number of matrices to be applied.
88     uint8_t     num_primitive_matrices;
89
90     //! matrix output channel
91     uint8_t     matrix_out_ch[MAX_MATRICES];
92
93     //! Whether the LSBs of the matrix output are encoded in the bitstream.
94     uint8_t     lsb_bypass[MAX_MATRICES];
95     //! Matrix coefficients, stored as 2.14 fixed point.
96     int32_t     matrix_coeff[MAX_MATRICES][MAX_CHANNELS+2];
97     //! Left shift to apply to noise values in 0x31eb substreams.
98     uint8_t     matrix_noise_shift[MAX_MATRICES];
99     //@}
100
101     //! Left shift to apply to Huffman-decoded residuals.
102     uint8_t     quant_step_size[MAX_CHANNELS];
103
104     //! number of PCM samples in current audio block
105     uint16_t    blocksize;
106     //! Number of PCM samples decoded so far in this frame.
107     uint16_t    blockpos;
108
109     //! Left shift to apply to decoded PCM values to get final 24-bit output.
110     int8_t      output_shift[MAX_CHANNELS];
111
112     //! Running XOR of all output samples.
113     int32_t     lossless_check_data;
114
115 } SubStream;
116
117 typedef struct MLPDecodeContext {
118     AVCodecContext *avctx;
119
120     //! Current access unit being read has a major sync.
121     int         is_major_sync_unit;
122
123     //! Set if a valid major sync block has been read. Otherwise no decoding is possible.
124     uint8_t     params_valid;
125
126     //! Number of substreams contained within this stream.
127     uint8_t     num_substreams;
128
129     //! Index of the last substream to decode - further substreams are skipped.
130     uint8_t     max_decoded_substream;
131
132     //! number of PCM samples contained in each frame
133     int         access_unit_size;
134     //! next power of two above the number of samples in each frame
135     int         access_unit_size_pow2;
136
137     SubStream   substream[MAX_SUBSTREAMS];
138
139     ChannelParams channel_params[MAX_CHANNELS];
140
141     int         matrix_changed;
142     int         filter_changed[MAX_CHANNELS][NUM_FILTERS];
143
144     int8_t      noise_buffer[MAX_BLOCKSIZE_POW2];
145     int8_t      bypassed_lsbs[MAX_BLOCKSIZE][MAX_CHANNELS];
146     int32_t     sample_buffer[MAX_BLOCKSIZE][MAX_CHANNELS+2];
147 } MLPDecodeContext;
148
149 static VLC huff_vlc[3];
150
151 /** Initialize static data, constant between all invocations of the codec. */
152
153 static av_cold void init_static(void)
154 {
155     INIT_VLC_STATIC(&huff_vlc[0], VLC_BITS, 18,
156                 &ff_mlp_huffman_tables[0][0][1], 2, 1,
157                 &ff_mlp_huffman_tables[0][0][0], 2, 1, 512);
158     INIT_VLC_STATIC(&huff_vlc[1], VLC_BITS, 16,
159                 &ff_mlp_huffman_tables[1][0][1], 2, 1,
160                 &ff_mlp_huffman_tables[1][0][0], 2, 1, 512);
161     INIT_VLC_STATIC(&huff_vlc[2], VLC_BITS, 15,
162                 &ff_mlp_huffman_tables[2][0][1], 2, 1,
163                 &ff_mlp_huffman_tables[2][0][0], 2, 1, 512);
164
165     ff_mlp_init_crc();
166 }
167
168 static inline int32_t calculate_sign_huff(MLPDecodeContext *m,
169                                           unsigned int substr, unsigned int ch)
170 {
171     ChannelParams *cp = &m->channel_params[ch];
172     SubStream *s = &m->substream[substr];
173     int lsb_bits = cp->huff_lsbs - s->quant_step_size[ch];
174     int sign_shift = lsb_bits + (cp->codebook ? 2 - cp->codebook : -1);
175     int32_t sign_huff_offset = cp->huff_offset;
176
177     if (cp->codebook > 0)
178         sign_huff_offset -= 7 << lsb_bits;
179
180     if (sign_shift >= 0)
181         sign_huff_offset -= 1 << sign_shift;
182
183     return sign_huff_offset;
184 }
185
186 /** Read a sample, consisting of either, both or neither of entropy-coded MSBs
187  *  and plain LSBs. */
188
189 static inline int read_huff_channels(MLPDecodeContext *m, GetBitContext *gbp,
190                                      unsigned int substr, unsigned int pos)
191 {
192     SubStream *s = &m->substream[substr];
193     unsigned int mat, channel;
194
195     for (mat = 0; mat < s->num_primitive_matrices; mat++)
196         if (s->lsb_bypass[mat])
197             m->bypassed_lsbs[pos + s->blockpos][mat] = get_bits1(gbp);
198
199     for (channel = s->min_channel; channel <= s->max_channel; channel++) {
200         ChannelParams *cp = &m->channel_params[channel];
201         int codebook = cp->codebook;
202         int quant_step_size = s->quant_step_size[channel];
203         int lsb_bits = cp->huff_lsbs - quant_step_size;
204         int result = 0;
205
206         if (codebook > 0)
207             result = get_vlc2(gbp, huff_vlc[codebook-1].table,
208                             VLC_BITS, (9 + VLC_BITS - 1) / VLC_BITS);
209
210         if (result < 0)
211             return -1;
212
213         if (lsb_bits > 0)
214             result = (result << lsb_bits) + get_bits(gbp, lsb_bits);
215
216         result  += cp->sign_huff_offset;
217         result <<= quant_step_size;
218
219         m->sample_buffer[pos + s->blockpos][channel] = result;
220     }
221
222     return 0;
223 }
224
225 static av_cold int mlp_decode_init(AVCodecContext *avctx)
226 {
227     MLPDecodeContext *m = avctx->priv_data;
228     int substr;
229
230     init_static();
231     m->avctx = avctx;
232     for (substr = 0; substr < MAX_SUBSTREAMS; substr++)
233         m->substream[substr].lossless_check_data = 0xffffffff;
234
235     return 0;
236 }
237
238 /** Read a major sync info header - contains high level information about
239  *  the stream - sample rate, channel arrangement etc. Most of this
240  *  information is not actually necessary for decoding, only for playback.
241  */
242
243 static int read_major_sync(MLPDecodeContext *m, GetBitContext *gb)
244 {
245     MLPHeaderInfo mh;
246     int substr;
247
248     if (ff_mlp_read_major_sync(m->avctx, &mh, gb) != 0)
249         return -1;
250
251     if (mh.group1_bits == 0) {
252         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid/unknown bits per sample\n");
253         return -1;
254     }
255     if (mh.group2_bits > mh.group1_bits) {
256         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
257                "Channel group 2 cannot have more bits per sample than group 1.\n");
258         return -1;
259     }
260
261     if (mh.group2_samplerate && mh.group2_samplerate != mh.group1_samplerate) {
262         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
263                "Channel groups with differing sample rates are not currently supported.\n");
264         return -1;
265     }
266
267     if (mh.group1_samplerate == 0) {
268         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid/unknown sampling rate\n");
269         return -1;
270     }
271     if (mh.group1_samplerate > MAX_SAMPLERATE) {
272         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
273                "Sampling rate %d is greater than the supported maximum (%d).\n",
274                mh.group1_samplerate, MAX_SAMPLERATE);
275         return -1;
276     }
277     if (mh.access_unit_size > MAX_BLOCKSIZE) {
278         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
279                "Block size %d is greater than the supported maximum (%d).\n",
280                mh.access_unit_size, MAX_BLOCKSIZE);
281         return -1;
282     }
283     if (mh.access_unit_size_pow2 > MAX_BLOCKSIZE_POW2) {
284         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
285                "Block size pow2 %d is greater than the supported maximum (%d).\n",
286                mh.access_unit_size_pow2, MAX_BLOCKSIZE_POW2);
287         return -1;
288     }
289
290     if (mh.num_substreams == 0)
291         return -1;
292     if (m->avctx->codec_id == CODEC_ID_MLP && mh.num_substreams > 2) {
293         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "MLP only supports up to 2 substreams.\n");
294         return -1;
295     }
296     if (mh.num_substreams > MAX_SUBSTREAMS) {
297         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
298                "Number of substreams %d is larger than the maximum supported "
299                "by the decoder. %s\n", mh.num_substreams, sample_message);
300         return -1;
301     }
302
303     m->access_unit_size      = mh.access_unit_size;
304     m->access_unit_size_pow2 = mh.access_unit_size_pow2;
305
306     m->num_substreams        = mh.num_substreams;
307     m->max_decoded_substream = m->num_substreams - 1;
308
309     m->avctx->sample_rate    = mh.group1_samplerate;
310     m->avctx->frame_size     = mh.access_unit_size;
311
312     m->avctx->bits_per_raw_sample = mh.group1_bits;
313     if (mh.group1_bits > 16)
314         m->avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S32;
315     else
316         m->avctx->sample_fmt = SAMPLE_FMT_S16;
317
318     m->params_valid = 1;
319     for (substr = 0; substr < MAX_SUBSTREAMS; substr++)
320         m->substream[substr].restart_seen = 0;
321
322     return 0;
323 }
324
325 /** Read a restart header from a block in a substream. This contains parameters
326  *  required to decode the audio that do not change very often. Generally
327  *  (always) present only in blocks following a major sync. */
328
329 static int read_restart_header(MLPDecodeContext *m, GetBitContext *gbp,
330                                const uint8_t *buf, unsigned int substr)
331 {
332     SubStream *s = &m->substream[substr];
333     unsigned int ch;
334     int sync_word, tmp;
335     uint8_t checksum;
336     uint8_t lossless_check;
337     int start_count = get_bits_count(gbp);
338
339     sync_word = get_bits(gbp, 13);
340
341     if (sync_word != 0x31ea >> 1) {
342         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
343                "restart header sync incorrect (got 0x%04x)\n", sync_word);
344         return -1;
345     }
346     s->noise_type = get_bits1(gbp);
347
348     skip_bits(gbp, 16); /* Output timestamp */
349
350     s->min_channel        = get_bits(gbp, 4);
351     s->max_channel        = get_bits(gbp, 4);
352     s->max_matrix_channel = get_bits(gbp, 4);
353
354     if (s->min_channel > s->max_channel) {
355         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
356                "Substream min channel cannot be greater than max channel.\n");
357         return -1;
358     }
359
360     if (m->avctx->request_channels > 0
361         && s->max_channel + 1 >= m->avctx->request_channels
362         && substr < m->max_decoded_substream) {
363         av_log(m->avctx, AV_LOG_INFO,
364                "Extracting %d channel downmix from substream %d. "
365                "Further substreams will be skipped.\n",
366                s->max_channel + 1, substr);
367         m->max_decoded_substream = substr;
368     }
369
370     s->noise_shift   = get_bits(gbp,  4);
371     s->noisegen_seed = get_bits(gbp, 23);
372
373     skip_bits(gbp, 19);
374
375     s->data_check_present = get_bits1(gbp);
376     lossless_check = get_bits(gbp, 8);
377     if (substr == m->max_decoded_substream
378         && s->lossless_check_data != 0xffffffff) {
379         tmp = xor_32_to_8(s->lossless_check_data);
380         if (tmp != lossless_check)
381             av_log(m->avctx, AV_LOG_WARNING,
382                    "Lossless check failed - expected %02x, calculated %02x.\n",
383                    lossless_check, tmp);
384     }
385
386     skip_bits(gbp, 16);
387
388     memset(s->ch_assign, 0, sizeof(s->ch_assign));
389
390     for (ch = 0; ch <= s->max_matrix_channel; ch++) {
391         int ch_assign = get_bits(gbp, 6);
392         if (ch_assign > s->max_matrix_channel) {
393             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
394                    "Assignment of matrix channel %d to invalid output channel %d. %s\n",
395                    ch, ch_assign, sample_message);
396             return -1;
397         }
398         s->ch_assign[ch_assign] = ch;
399     }
400
401     checksum = ff_mlp_restart_checksum(buf, get_bits_count(gbp) - start_count);
402
403     if (checksum != get_bits(gbp, 8))
404         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "restart header checksum error\n");
405
406     /* Set default decoding parameters. */
407     s->param_presence_flags   = 0xff;
408     s->num_primitive_matrices = 0;
409     s->blocksize              = 8;
410     s->lossless_check_data    = 0;
411
412     memset(s->output_shift   , 0, sizeof(s->output_shift   ));
413     memset(s->quant_step_size, 0, sizeof(s->quant_step_size));
414
415     for (ch = s->min_channel; ch <= s->max_channel; ch++) {
416         ChannelParams *cp = &m->channel_params[ch];
417         cp->filter_params[FIR].order = 0;
418         cp->filter_params[IIR].order = 0;
419         cp->filter_params[FIR].shift = 0;
420         cp->filter_params[IIR].shift = 0;
421
422         /* Default audio coding is 24-bit raw PCM. */
423         cp->huff_offset      = 0;
424         cp->sign_huff_offset = (-1) << 23;
425         cp->codebook         = 0;
426         cp->huff_lsbs        = 24;
427     }
428
429     if (substr == m->max_decoded_substream) {
430         m->avctx->channels = s->max_matrix_channel + 1;
431     }
432
433     return 0;
434 }
435
436 /** Read parameters for one of the prediction filters. */
437
438 static int read_filter_params(MLPDecodeContext *m, GetBitContext *gbp,
439                               unsigned int channel, unsigned int filter)
440 {
441     FilterParams *fp = &m->channel_params[channel].filter_params[filter];
442     const int max_order = filter ? MAX_IIR_ORDER : MAX_FIR_ORDER;
443     const char fchar = filter ? 'I' : 'F';
444     int i, order;
445
446     // Filter is 0 for FIR, 1 for IIR.
447     assert(filter < 2);
448
449     if (m->filter_changed[channel][filter]++ > 1) {
450         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Filters may change only once per access unit.\n");
451         return -1;
452     }
453
454     order = get_bits(gbp, 4);
455     if (order > max_order) {
456         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
457                "%cIR filter order %d is greater than maximum %d.\n",
458                fchar, order, max_order);
459         return -1;
460     }
461     fp->order = order;
462
463     if (order > 0) {
464         int coeff_bits, coeff_shift;
465
466         fp->shift = get_bits(gbp, 4);
467
468         coeff_bits  = get_bits(gbp, 5);
469         coeff_shift = get_bits(gbp, 3);
470         if (coeff_bits < 1 || coeff_bits > 16) {
471             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
472                    "%cIR filter coeff_bits must be between 1 and 16.\n",
473                    fchar);
474             return -1;
475         }
476         if (coeff_bits + coeff_shift > 16) {
477             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
478                    "Sum of coeff_bits and coeff_shift for %cIR filter must be 16 or less.\n",
479                    fchar);
480             return -1;
481         }
482
483         for (i = 0; i < order; i++)
484             fp->coeff[i] = get_sbits(gbp, coeff_bits) << coeff_shift;
485
486         if (get_bits1(gbp)) {
487             int state_bits, state_shift;
488
489             if (filter == FIR) {
490                 av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
491                        "FIR filter has state data specified.\n");
492                 return -1;
493             }
494
495             state_bits  = get_bits(gbp, 4);
496             state_shift = get_bits(gbp, 4);
497
498             /* TODO: Check validity of state data. */
499
500             for (i = 0; i < order; i++)
501                 fp->state[i] = get_sbits(gbp, state_bits) << state_shift;
502         }
503     }
504
505     return 0;
506 }
507
508 /** Read parameters for primitive matrices. */
509
510 static int read_matrix_params(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr, GetBitContext *gbp)
511 {
512     SubStream *s = &m->substream[substr];
513     unsigned int mat, ch;
514
515     if (m->matrix_changed++ > 1) {
516         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Matrices may change only once per access unit.\n");
517         return -1;
518     }
519
520     s->num_primitive_matrices = get_bits(gbp, 4);
521
522     for (mat = 0; mat < s->num_primitive_matrices; mat++) {
523         int frac_bits, max_chan;
524         s->matrix_out_ch[mat] = get_bits(gbp, 4);
525         frac_bits             = get_bits(gbp, 4);
526         s->lsb_bypass   [mat] = get_bits1(gbp);
527
528         if (s->matrix_out_ch[mat] > s->max_matrix_channel) {
529             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
530                     "Invalid channel %d specified as output from matrix.\n",
531                     s->matrix_out_ch[mat]);
532             return -1;
533         }
534         if (frac_bits > 14) {
535             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
536                     "Too many fractional bits specified.\n");
537             return -1;
538         }
539
540         max_chan = s->max_matrix_channel;
541         if (!s->noise_type)
542             max_chan+=2;
543
544         for (ch = 0; ch <= max_chan; ch++) {
545             int coeff_val = 0;
546             if (get_bits1(gbp))
547                 coeff_val = get_sbits(gbp, frac_bits + 2);
548
549             s->matrix_coeff[mat][ch] = coeff_val << (14 - frac_bits);
550         }
551
552         if (s->noise_type)
553             s->matrix_noise_shift[mat] = get_bits(gbp, 4);
554         else
555             s->matrix_noise_shift[mat] = 0;
556     }
557
558     return 0;
559 }
560
561 /** Read channel parameters. */
562
563 static int read_channel_params(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr,
564                                GetBitContext *gbp, unsigned int ch)
565 {
566     ChannelParams *cp = &m->channel_params[ch];
567     FilterParams *fir = &cp->filter_params[FIR];
568     FilterParams *iir = &cp->filter_params[IIR];
569     SubStream *s = &m->substream[substr];
570
571     if (s->param_presence_flags & PARAM_FIR)
572         if (get_bits1(gbp))
573             if (read_filter_params(m, gbp, ch, FIR) < 0)
574                 return -1;
575
576     if (s->param_presence_flags & PARAM_IIR)
577         if (get_bits1(gbp))
578             if (read_filter_params(m, gbp, ch, IIR) < 0)
579                 return -1;
580
581     if (fir->order + iir->order > 8) {
582         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Total filter orders too high.\n");
583         return -1;
584     }
585
586     if (fir->order && iir->order &&
587         fir->shift != iir->shift) {
588         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
589                 "FIR and IIR filters must use the same precision.\n");
590         return -1;
591     }
592     /* The FIR and IIR filters must have the same precision.
593         * To simplify the filtering code, only the precision of the
594         * FIR filter is considered. If only the IIR filter is employed,
595         * the FIR filter precision is set to that of the IIR filter, so
596         * that the filtering code can use it. */
597     if (!fir->order && iir->order)
598         fir->shift = iir->shift;
599
600     if (s->param_presence_flags & PARAM_HUFFOFFSET)
601         if (get_bits1(gbp))
602             cp->huff_offset = get_sbits(gbp, 15);
603
604     cp->codebook  = get_bits(gbp, 2);
605     cp->huff_lsbs = get_bits(gbp, 5);
606
607     if (cp->huff_lsbs > 24) {
608         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid huff_lsbs.\n");
609         return -1;
610     }
611
612     cp->sign_huff_offset = calculate_sign_huff(m, substr, ch);
613
614     return 0;
615 }
616
617 /** Read decoding parameters that change more often than those in the restart
618  *  header. */
619
620 static int read_decoding_params(MLPDecodeContext *m, GetBitContext *gbp,
621                                 unsigned int substr)
622 {
623     SubStream *s = &m->substream[substr];
624     unsigned int ch;
625
626     if (s->param_presence_flags & PARAM_PRESENCE)
627     if (get_bits1(gbp))
628         s->param_presence_flags = get_bits(gbp, 8);
629
630     if (s->param_presence_flags & PARAM_BLOCKSIZE)
631         if (get_bits1(gbp)) {
632             s->blocksize = get_bits(gbp, 9);
633             if (s->blocksize < 8 || s->blocksize > m->access_unit_size) {
634                 av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid blocksize.");
635                 s->blocksize = 0;
636                 return -1;
637             }
638         }
639
640     if (s->param_presence_flags & PARAM_MATRIX)
641         if (get_bits1(gbp)) {
642             if (read_matrix_params(m, substr, gbp) < 0)
643                 return -1;
644         }
645
646     if (s->param_presence_flags & PARAM_OUTSHIFT)
647         if (get_bits1(gbp))
648             for (ch = 0; ch <= s->max_matrix_channel; ch++) {
649                 s->output_shift[ch] = get_sbits(gbp, 4);
650             }
651
652     if (s->param_presence_flags & PARAM_QUANTSTEP)
653         if (get_bits1(gbp))
654             for (ch = 0; ch <= s->max_channel; ch++) {
655                 ChannelParams *cp = &m->channel_params[ch];
656
657                 s->quant_step_size[ch] = get_bits(gbp, 4);
658
659                 cp->sign_huff_offset = calculate_sign_huff(m, substr, ch);
660             }
661
662     for (ch = s->min_channel; ch <= s->max_channel; ch++)
663         if (get_bits1(gbp)) {
664             if (read_channel_params(m, substr, gbp, ch) < 0)
665                 return -1;
666         }
667
668     return 0;
669 }
670
671 #define MSB_MASK(bits)  (-1u << bits)
672
673 /** Generate PCM samples using the prediction filters and residual values
674  *  read from the data stream, and update the filter state. */
675
676 static void filter_channel(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr,
677                            unsigned int channel)
678 {
679     SubStream *s = &m->substream[substr];
680     int32_t firbuf[MAX_BLOCKSIZE + MAX_FIR_ORDER];
681     int32_t iirbuf[MAX_BLOCKSIZE + MAX_IIR_ORDER];
682     FilterParams *fir = &m->channel_params[channel].filter_params[FIR];
683     FilterParams *iir = &m->channel_params[channel].filter_params[IIR];
684     unsigned int filter_shift = fir->shift;
685     int32_t mask = MSB_MASK(s->quant_step_size[channel]);
686     int index = MAX_BLOCKSIZE;
687     int i;
688
689     memcpy(&firbuf[index], fir->state, MAX_FIR_ORDER * sizeof(int32_t));
690     memcpy(&iirbuf[index], iir->state, MAX_IIR_ORDER * sizeof(int32_t));
691
692     for (i = 0; i < s->blocksize; i++) {
693         int32_t residual = m->sample_buffer[i + s->blockpos][channel];
694         unsigned int order;
695         int64_t accum = 0;
696         int32_t result;
697
698         /* TODO: Move this code to DSPContext? */
699
700         for (order = 0; order < fir->order; order++)
701             accum += (int64_t) firbuf[index + order] * fir->coeff[order];
702         for (order = 0; order < iir->order; order++)
703             accum += (int64_t) iirbuf[index + order] * iir->coeff[order];
704
705         accum  = accum >> filter_shift;
706         result = (accum + residual) & mask;
707
708         --index;
709
710         firbuf[index] = result;
711         iirbuf[index] = result - accum;
712
713         m->sample_buffer[i + s->blockpos][channel] = result;
714     }
715
716     memcpy(fir->state, &firbuf[index], MAX_FIR_ORDER * sizeof(int32_t));
717     memcpy(iir->state, &iirbuf[index], MAX_IIR_ORDER * sizeof(int32_t));
718 }
719
720 /** Read a block of PCM residual data (or actual if no filtering active). */
721
722 static int read_block_data(MLPDecodeContext *m, GetBitContext *gbp,
723                            unsigned int substr)
724 {
725     SubStream *s = &m->substream[substr];
726     unsigned int i, ch, expected_stream_pos = 0;
727
728     if (s->data_check_present) {
729         expected_stream_pos  = get_bits_count(gbp);
730         expected_stream_pos += get_bits(gbp, 16);
731         av_log(m->avctx, AV_LOG_WARNING, "This file contains some features "
732                "we have not tested yet. %s\n", sample_message);
733     }
734
735     if (s->blockpos + s->blocksize > m->access_unit_size) {
736         av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "too many audio samples in frame\n");
737         return -1;
738     }
739
740     memset(&m->bypassed_lsbs[s->blockpos][0], 0,
741            s->blocksize * sizeof(m->bypassed_lsbs[0]));
742
743     for (i = 0; i < s->blocksize; i++) {
744         if (read_huff_channels(m, gbp, substr, i) < 0)
745             return -1;
746     }
747
748     for (ch = s->min_channel; ch <= s->max_channel; ch++) {
749         filter_channel(m, substr, ch);
750     }
751
752     s->blockpos += s->blocksize;
753
754     if (s->data_check_present) {
755         if (get_bits_count(gbp) != expected_stream_pos)
756             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "block data length mismatch\n");
757         skip_bits(gbp, 8);
758     }
759
760     return 0;
761 }
762
763 /** Data table used for TrueHD noise generation function. */
764
765 static const int8_t noise_table[256] = {
766      30,  51,  22,  54,   3,   7,  -4,  38,  14,  55,  46,  81,  22,  58,  -3,   2,
767      52,  31,  -7,  51,  15,  44,  74,  30,  85, -17,  10,  33,  18,  80,  28,  62,
768      10,  32,  23,  69,  72,  26,  35,  17,  73,  60,   8,  56,   2,   6,  -2,  -5,
769      51,   4,  11,  50,  66,  76,  21,  44,  33,  47,   1,  26,  64,  48,  57,  40,
770      38,  16, -10, -28,  92,  22, -18,  29, -10,   5, -13,  49,  19,  24,  70,  34,
771      61,  48,  30,  14,  -6,  25,  58,  33,  42,  60,  67,  17,  54,  17,  22,  30,
772      67,  44,  -9,  50, -11,  43,  40,  32,  59,  82,  13,  49, -14,  55,  60,  36,
773      48,  49,  31,  47,  15,  12,   4,  65,   1,  23,  29,  39,  45,  -2,  84,  69,
774       0,  72,  37,  57,  27,  41, -15, -16,  35,  31,  14,  61,  24,   0,  27,  24,
775      16,  41,  55,  34,  53,   9,  56,  12,  25,  29,  53,   5,  20, -20,  -8,  20,
776      13,  28,  -3,  78,  38,  16,  11,  62,  46,  29,  21,  24,  46,  65,  43, -23,
777      89,  18,  74,  21,  38, -12,  19,  12, -19,   8,  15,  33,   4,  57,   9,  -8,
778      36,  35,  26,  28,   7,  83,  63,  79,  75,  11,   3,  87,  37,  47,  34,  40,
779      39,  19,  20,  42,  27,  34,  39,  77,  13,  42,  59,  64,  45,  -1,  32,  37,
780      45,  -5,  53,  -6,   7,  36,  50,  23,   6,  32,   9, -21,  18,  71,  27,  52,
781     -25,  31,  35,  42,  -1,  68,  63,  52,  26,  43,  66,  37,  41,  25,  40,  70,
782 };
783
784 /** Noise generation functions.
785  *  I'm not sure what these are for - they seem to be some kind of pseudorandom
786  *  sequence generators, used to generate noise data which is used when the
787  *  channels are rematrixed. I'm not sure if they provide a practical benefit
788  *  to compression, or just obfuscate the decoder. Are they for some kind of
789  *  dithering? */
790
791 /** Generate two channels of noise, used in the matrix when
792  *  restart sync word == 0x31ea. */
793
794 static void generate_2_noise_channels(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr)
795 {
796     SubStream *s = &m->substream[substr];
797     unsigned int i;
798     uint32_t seed = s->noisegen_seed;
799     unsigned int maxchan = s->max_matrix_channel;
800
801     for (i = 0; i < s->blockpos; i++) {
802         uint16_t seed_shr7 = seed >> 7;
803         m->sample_buffer[i][maxchan+1] = ((int8_t)(seed >> 15)) << s->noise_shift;
804         m->sample_buffer[i][maxchan+2] = ((int8_t) seed_shr7)   << s->noise_shift;
805
806         seed = (seed << 16) ^ seed_shr7 ^ (seed_shr7 << 5);
807     }
808
809     s->noisegen_seed = seed;
810 }
811
812 /** Generate a block of noise, used when restart sync word == 0x31eb. */
813
814 static void fill_noise_buffer(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr)
815 {
816     SubStream *s = &m->substream[substr];
817     unsigned int i;
818     uint32_t seed = s->noisegen_seed;
819
820     for (i = 0; i < m->access_unit_size_pow2; i++) {
821         uint8_t seed_shr15 = seed >> 15;
822         m->noise_buffer[i] = noise_table[seed_shr15];
823         seed = (seed << 8) ^ seed_shr15 ^ (seed_shr15 << 5);
824     }
825
826     s->noisegen_seed = seed;
827 }
828
829
830 /** Apply the channel matrices in turn to reconstruct the original audio
831  *  samples. */
832
833 static void rematrix_channels(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr)
834 {
835     SubStream *s = &m->substream[substr];
836     unsigned int mat, src_ch, i;
837     unsigned int maxchan;
838
839     maxchan = s->max_matrix_channel;
840     if (!s->noise_type) {
841         generate_2_noise_channels(m, substr);
842         maxchan += 2;
843     } else {
844         fill_noise_buffer(m, substr);
845     }
846
847     for (mat = 0; mat < s->num_primitive_matrices; mat++) {
848         int matrix_noise_shift = s->matrix_noise_shift[mat];
849         unsigned int dest_ch = s->matrix_out_ch[mat];
850         int32_t mask = MSB_MASK(s->quant_step_size[dest_ch]);
851         int32_t *coeffs = s->matrix_coeff[mat];
852         int index  = s->num_primitive_matrices - mat;
853         int index2 = 2 * index + 1;
854
855         /* TODO: DSPContext? */
856
857         for (i = 0; i < s->blockpos; i++) {
858             int32_t *samples = m->sample_buffer[i];
859             int64_t accum = 0;
860             for (src_ch = 0; src_ch <= maxchan; src_ch++) {
861                 accum += (int64_t)samples[src_ch]
862                                   * coeffs[src_ch];
863             }
864             if (matrix_noise_shift) {
865                 index &= m->access_unit_size_pow2 - 1;
866                 accum += m->noise_buffer[index] << (matrix_noise_shift + 7);
867                 index += index2;
868             }
869             samples[dest_ch] = ((accum >> 14) & mask)
870                                              + m->bypassed_lsbs[i][mat];
871         }
872     }
873 }
874
875 /** Write the audio data into the output buffer. */
876
877 static int output_data_internal(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr,
878                                 uint8_t *data, unsigned int *data_size, int is32)
879 {
880     SubStream *s = &m->substream[substr];
881     unsigned int i, out_ch = 0;
882     int32_t *data_32 = (int32_t*) data;
883     int16_t *data_16 = (int16_t*) data;
884
885     if (*data_size < (s->max_channel + 1) * s->blockpos * (is32 ? 4 : 2))
886         return -1;
887
888     for (i = 0; i < s->blockpos; i++) {
889         for (out_ch = 0; out_ch <= s->max_matrix_channel; out_ch++) {
890             int mat_ch = s->ch_assign[out_ch];
891             int32_t sample = m->sample_buffer[i][mat_ch]
892                           << s->output_shift[mat_ch];
893             s->lossless_check_data ^= (sample & 0xffffff) << mat_ch;
894             if (is32) *data_32++ = sample << 8;
895             else      *data_16++ = sample >> 8;
896         }
897     }
898
899     *data_size = i * out_ch * (is32 ? 4 : 2);
900
901     return 0;
902 }
903
904 static int output_data(MLPDecodeContext *m, unsigned int substr,
905                        uint8_t *data, unsigned int *data_size)
906 {
907     if (m->avctx->sample_fmt == SAMPLE_FMT_S32)
908         return output_data_internal(m, substr, data, data_size, 1);
909     else
910         return output_data_internal(m, substr, data, data_size, 0);
911 }
912
913
914 /** Read an access unit from the stream.
915  *  Returns < 0 on error, 0 if not enough data is present in the input stream
916  *  otherwise returns the number of bytes consumed. */
917
918 static int read_access_unit(AVCodecContext *avctx, void* data, int *data_size,
919                             AVPacket *avpkt)
920 {
921     const uint8_t *buf = avpkt->data;
922     int buf_size = avpkt->size;
923     MLPDecodeContext *m = avctx->priv_data;
924     GetBitContext gb;
925     unsigned int length, substr;
926     unsigned int substream_start;
927     unsigned int header_size = 4;
928     unsigned int substr_header_size = 0;
929     uint8_t substream_parity_present[MAX_SUBSTREAMS];
930     uint16_t substream_data_len[MAX_SUBSTREAMS];
931     uint8_t parity_bits;
932
933     if (buf_size < 4)
934         return 0;
935
936     length = (AV_RB16(buf) & 0xfff) * 2;
937
938     if (length > buf_size)
939         return -1;
940
941     init_get_bits(&gb, (buf + 4), (length - 4) * 8);
942
943     m->is_major_sync_unit = 0;
944     if (show_bits_long(&gb, 31) == (0xf8726fba >> 1)) {
945         if (read_major_sync(m, &gb) < 0)
946             goto error;
947         m->is_major_sync_unit = 1;
948         header_size += 28;
949     }
950
951     if (!m->params_valid) {
952         av_log(m->avctx, AV_LOG_WARNING,
953                "Stream parameters not seen; skipping frame.\n");
954         *data_size = 0;
955         return length;
956     }
957
958     substream_start = 0;
959
960     for (substr = 0; substr < m->num_substreams; substr++) {
961         int extraword_present, checkdata_present, end, nonrestart_substr;
962
963         extraword_present = get_bits1(&gb);
964         nonrestart_substr = get_bits1(&gb);
965         checkdata_present = get_bits1(&gb);
966         skip_bits1(&gb);
967
968         end = get_bits(&gb, 12) * 2;
969
970         substr_header_size += 2;
971
972         if (extraword_present) {
973             if (m->avctx->codec_id == CODEC_ID_MLP) {
974                 av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "There must be no extraword for MLP.\n");
975                 goto error;
976             }
977             skip_bits(&gb, 16);
978             substr_header_size += 2;
979         }
980
981         if (!(nonrestart_substr ^ m->is_major_sync_unit)) {
982             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid nonrestart_substr.\n");
983             goto error;
984         }
985
986         if (end + header_size + substr_header_size > length) {
987             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
988                    "Indicated length of substream %d data goes off end of "
989                    "packet.\n", substr);
990             end = length - header_size - substr_header_size;
991         }
992
993         if (end < substream_start) {
994             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
995                    "Indicated end offset of substream %d data "
996                    "is smaller than calculated start offset.\n",
997                    substr);
998             goto error;
999         }
1000
1001         if (substr > m->max_decoded_substream)
1002             continue;
1003
1004         substream_parity_present[substr] = checkdata_present;
1005         substream_data_len[substr] = end - substream_start;
1006         substream_start = end;
1007     }
1008
1009     parity_bits  = ff_mlp_calculate_parity(buf, 4);
1010     parity_bits ^= ff_mlp_calculate_parity(buf + header_size, substr_header_size);
1011
1012     if ((((parity_bits >> 4) ^ parity_bits) & 0xF) != 0xF) {
1013         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Parity check failed.\n");
1014         goto error;
1015     }
1016
1017     buf += header_size + substr_header_size;
1018
1019     for (substr = 0; substr <= m->max_decoded_substream; substr++) {
1020         SubStream *s = &m->substream[substr];
1021         init_get_bits(&gb, buf, substream_data_len[substr] * 8);
1022
1023         m->matrix_changed = 0;
1024         memset(m->filter_changed, 0, sizeof(m->filter_changed));
1025
1026         s->blockpos = 0;
1027         do {
1028             if (get_bits1(&gb)) {
1029                 if (get_bits1(&gb)) {
1030                     /* A restart header should be present. */
1031                     if (read_restart_header(m, &gb, buf, substr) < 0)
1032                         goto next_substr;
1033                     s->restart_seen = 1;
1034                 }
1035
1036                 if (!s->restart_seen) {
1037                     goto next_substr;
1038                 }
1039
1040                 if (read_decoding_params(m, &gb, substr) < 0)
1041                     goto next_substr;
1042             }
1043
1044             if (!s->restart_seen) {
1045                 goto next_substr;
1046             }
1047
1048             if (read_block_data(m, &gb, substr) < 0)
1049                 return -1;
1050
1051             if (get_bits_count(&gb) >= substream_data_len[substr] * 8)
1052                 goto substream_length_mismatch;
1053
1054         } while (!get_bits1(&gb));
1055
1056         skip_bits(&gb, (-get_bits_count(&gb)) & 15);
1057         if (substream_data_len[substr] * 8 - get_bits_count(&gb) >= 32) {
1058             int shorten_by;
1059
1060             if (get_bits(&gb, 16) != 0xD234)
1061                 return -1;
1062
1063             shorten_by = get_bits(&gb, 16);
1064             if      (m->avctx->codec_id == CODEC_ID_TRUEHD && shorten_by  & 0x2000)
1065                 s->blockpos -= FFMIN(shorten_by & 0x1FFF, s->blockpos);
1066             else if (m->avctx->codec_id == CODEC_ID_MLP    && shorten_by != 0xD234)
1067                 return -1;
1068
1069             if (substr == m->max_decoded_substream)
1070                 av_log(m->avctx, AV_LOG_INFO, "End of stream indicated.\n");
1071         }
1072         if (substream_parity_present[substr]) {
1073             uint8_t parity, checksum;
1074
1075             if (substream_data_len[substr] * 8 - get_bits_count(&gb) != 16)
1076                 goto substream_length_mismatch;
1077
1078             parity   = ff_mlp_calculate_parity(buf, substream_data_len[substr] - 2);
1079             checksum = ff_mlp_checksum8       (buf, substream_data_len[substr] - 2);
1080
1081             if ((get_bits(&gb, 8) ^ parity) != 0xa9    )
1082                 av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Substream %d parity check failed.\n", substr);
1083             if ( get_bits(&gb, 8)           != checksum)
1084                 av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "Substream %d checksum failed.\n"    , substr);
1085         }
1086         if (substream_data_len[substr] * 8 != get_bits_count(&gb)) {
1087             goto substream_length_mismatch;
1088         }
1089
1090 next_substr:
1091         if (!s->restart_seen) {
1092             av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR,
1093                    "No restart header present in substream %d.\n", substr);
1094         }
1095
1096         buf += substream_data_len[substr];
1097     }
1098
1099     rematrix_channels(m, m->max_decoded_substream);
1100
1101     if (output_data(m, m->max_decoded_substream, data, data_size) < 0)
1102         return -1;
1103
1104     return length;
1105
1106 substream_length_mismatch:
1107     av_log(m->avctx, AV_LOG_ERROR, "substream %d length mismatch\n", substr);
1108     return -1;
1109
1110 error:
1111     m->params_valid = 0;
1112     return -1;
1113 }
1114
1115 #if CONFIG_MLP_DECODER
1116 AVCodec mlp_decoder = {
1117     "mlp",
1118     CODEC_TYPE_AUDIO,
1119     CODEC_ID_MLP,
1120     sizeof(MLPDecodeContext),
1121     mlp_decode_init,
1122     NULL,
1123     NULL,
1124     read_access_unit,
1125     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("MLP (Meridian Lossless Packing)"),
1126 };
1127 #endif /* CONFIG_MLP_DECODER */
1128
1129 #if CONFIG_TRUEHD_DECODER
1130 AVCodec truehd_decoder = {
1131     "truehd",
1132     CODEC_TYPE_AUDIO,
1133     CODEC_ID_TRUEHD,
1134     sizeof(MLPDecodeContext),
1135     mlp_decode_init,
1136     NULL,
1137     NULL,
1138     read_access_unit,
1139     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("TrueHD"),
1140 };
1141 #endif /* CONFIG_TRUEHD_DECODER */