uniformization (now it uses the same trace functions as h264, defined in common.h)
[ffmpeg.git] / libavcodec / wmadec.c
1 /*
2  * WMA compatible decoder
3  * Copyright (c) 2002 The FFmpeg Project.
4  *
5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation; either
8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
9  *
10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * Lesser General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
18  */
19
20 /**
21  * @file wmadec.c
22  * WMA compatible decoder.
23  */
24
25 #include "avcodec.h"
26 #include "dsputil.h"
27
28 /* size of blocks */
29 #define BLOCK_MIN_BITS 7
30 #define BLOCK_MAX_BITS 11
31 #define BLOCK_MAX_SIZE (1 << BLOCK_MAX_BITS)
32
33 #define BLOCK_NB_SIZES (BLOCK_MAX_BITS - BLOCK_MIN_BITS + 1)
34
35 /* XXX: find exact max size */
36 #define HIGH_BAND_MAX_SIZE 16
37
38 #define NB_LSP_COEFS 10
39
40 /* XXX: is it a suitable value ? */
41 #define MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE 4096
42
43 #define MAX_CHANNELS 2
44
45 #define NOISE_TAB_SIZE 8192
46
47 #define LSP_POW_BITS 7
48
49 typedef struct WMADecodeContext {
50     GetBitContext gb;
51     int sample_rate;
52     int nb_channels;
53     int bit_rate;
54     int version; /* 1 = 0x160 (WMAV1), 2 = 0x161 (WMAV2) */
55     int block_align;
56     int use_bit_reservoir;
57     int use_variable_block_len;
58     int use_exp_vlc;  /* exponent coding: 0 = lsp, 1 = vlc + delta */
59     int use_noise_coding; /* true if perceptual noise is added */
60     int byte_offset_bits;
61     VLC exp_vlc;
62     int exponent_sizes[BLOCK_NB_SIZES];
63     uint16_t exponent_bands[BLOCK_NB_SIZES][25];
64     int high_band_start[BLOCK_NB_SIZES]; /* index of first coef in high band */
65     int coefs_start;               /* first coded coef */
66     int coefs_end[BLOCK_NB_SIZES]; /* max number of coded coefficients */
67     int exponent_high_sizes[BLOCK_NB_SIZES];
68     int exponent_high_bands[BLOCK_NB_SIZES][HIGH_BAND_MAX_SIZE]; 
69     VLC hgain_vlc;
70     
71     /* coded values in high bands */
72     int high_band_coded[MAX_CHANNELS][HIGH_BAND_MAX_SIZE];
73     int high_band_values[MAX_CHANNELS][HIGH_BAND_MAX_SIZE];
74
75     /* there are two possible tables for spectral coefficients */
76     VLC coef_vlc[2];
77     uint16_t *run_table[2];
78     uint16_t *level_table[2];
79     /* frame info */
80     int frame_len;       /* frame length in samples */
81     int frame_len_bits;  /* frame_len = 1 << frame_len_bits */
82     int nb_block_sizes;  /* number of block sizes */
83     /* block info */
84     int reset_block_lengths;
85     int block_len_bits; /* log2 of current block length */
86     int next_block_len_bits; /* log2 of next block length */
87     int prev_block_len_bits; /* log2 of prev block length */
88     int block_len; /* block length in samples */
89     int block_num; /* block number in current frame */
90     int block_pos; /* current position in frame */
91     uint8_t ms_stereo; /* true if mid/side stereo mode */
92     uint8_t channel_coded[MAX_CHANNELS]; /* true if channel is coded */
93     float exponents[MAX_CHANNELS][BLOCK_MAX_SIZE] __attribute__((aligned(16)));
94     float max_exponent[MAX_CHANNELS];
95     int16_t coefs1[MAX_CHANNELS][BLOCK_MAX_SIZE];
96     float coefs[MAX_CHANNELS][BLOCK_MAX_SIZE] __attribute__((aligned(16)));
97     MDCTContext mdct_ctx[BLOCK_NB_SIZES];
98     float *windows[BLOCK_NB_SIZES];
99     FFTSample mdct_tmp[BLOCK_MAX_SIZE] __attribute__((aligned(16))); /* temporary storage for imdct */
100     /* output buffer for one frame and the last for IMDCT windowing */
101     float frame_out[MAX_CHANNELS][BLOCK_MAX_SIZE * 2] __attribute__((aligned(16)));
102     /* last frame info */
103     uint8_t last_superframe[MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE + 4]; /* padding added */
104     int last_bitoffset;
105     int last_superframe_len;
106     float noise_table[NOISE_TAB_SIZE];
107     int noise_index;
108     float noise_mult; /* XXX: suppress that and integrate it in the noise array */
109     /* lsp_to_curve tables */
110     float lsp_cos_table[BLOCK_MAX_SIZE];
111     float lsp_pow_e_table[256];
112     float lsp_pow_m_table1[(1 << LSP_POW_BITS)];
113     float lsp_pow_m_table2[(1 << LSP_POW_BITS)];
114 } WMADecodeContext;
115
116 typedef struct CoefVLCTable {
117     int n; /* total number of codes */
118     const uint32_t *huffcodes; /* VLC bit values */
119     const uint8_t *huffbits;   /* VLC bit size */
120     const uint16_t *levels; /* table to build run/level tables */
121 } CoefVLCTable;
122
123 static void wma_lsp_to_curve_init(WMADecodeContext *s, int frame_len);
124
125 #include "wmadata.h"
126
127 #ifdef TRACE
128 int frame_count = 0;
129
130 static void dump_shorts(const char *name, const short *tab, int n)
131 {
132     int i;
133
134     tprintf("%s[%d]:\n", name, n);
135     for(i=0;i<n;i++) {
136         if ((i & 7) == 0)
137             tprintf("%4d: ", i);
138         tprintf(" %5d.0", tab[i]);
139         if ((i & 7) == 7)
140             tprintf("\n");
141     }
142 }
143
144 static void dump_floats(const char *name, int prec, const float *tab, int n)
145 {
146     int i;
147
148     tprintf("%s[%d]:\n", name, n);
149     for(i=0;i<n;i++) {
150         if ((i & 7) == 0)
151             tprintf("%4d: ", i);
152         tprintf(" %8.*f", prec, tab[i]);
153         if ((i & 7) == 7)
154             tprintf("\n");
155     }
156     if ((i & 7) != 0)
157         tprintf("\n");
158 }
159 #endif
160
161 /* XXX: use same run/length optimization as mpeg decoders */
162 static void init_coef_vlc(VLC *vlc, 
163                           uint16_t **prun_table, uint16_t **plevel_table,
164                           const CoefVLCTable *vlc_table)
165 {
166     int n = vlc_table->n;
167     const uint8_t *table_bits = vlc_table->huffbits;
168     const uint32_t *table_codes = vlc_table->huffcodes;
169     const uint16_t *levels_table = vlc_table->levels;
170     uint16_t *run_table, *level_table;
171     const uint16_t *p;
172     int i, l, j, level;
173
174     init_vlc(vlc, 9, n, table_bits, 1, 1, table_codes, 4, 4);
175
176     run_table = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
177     level_table = av_malloc(n * sizeof(uint16_t));
178     p = levels_table;
179     i = 2;
180     level = 1;
181     while (i < n) {
182         l = *p++;
183         for(j=0;j<l;j++) {
184             run_table[i] = j;
185             level_table[i] = level;
186             i++;
187         }
188         level++;
189     }
190     *prun_table = run_table;
191     *plevel_table = level_table;
192 }
193
194 static int wma_decode_init(AVCodecContext * avctx)
195 {
196     WMADecodeContext *s = avctx->priv_data;
197     int i, flags1, flags2;
198     float *window;
199     uint8_t *extradata;
200     float bps1, high_freq, bps;
201     int sample_rate1;
202     int coef_vlc_table;
203     
204     s->sample_rate = avctx->sample_rate;
205     s->nb_channels = avctx->channels;
206     s->bit_rate = avctx->bit_rate;
207     s->block_align = avctx->block_align;
208
209     if (avctx->codec->id == CODEC_ID_WMAV1) {
210         s->version = 1;
211     } else {
212         s->version = 2;
213     }
214     
215     /* extract flag infos */
216     flags1 = 0;
217     flags2 = 0;
218     extradata = avctx->extradata;
219     if (s->version == 1 && avctx->extradata_size >= 4) {
220         flags1 = extradata[0] | (extradata[1] << 8);
221         flags2 = extradata[2] | (extradata[3] << 8);
222     } else if (s->version == 2 && avctx->extradata_size >= 6) {
223         flags1 = extradata[0] | (extradata[1] << 8) | 
224             (extradata[2] << 16) | (extradata[3] << 24);
225         flags2 = extradata[4] | (extradata[5] << 8);
226     }
227     s->use_exp_vlc = flags2 & 0x0001;
228     s->use_bit_reservoir = flags2 & 0x0002;
229     s->use_variable_block_len = flags2 & 0x0004;
230
231     /* compute MDCT block size */
232     if (s->sample_rate <= 16000) {
233         s->frame_len_bits = 9;
234     } else if (s->sample_rate <= 22050 || 
235                (s->sample_rate <= 32000 && s->version == 1)) {
236         s->frame_len_bits = 10;
237     } else {
238         s->frame_len_bits = 11;
239     }
240     s->frame_len = 1 << s->frame_len_bits;
241     if (s->use_variable_block_len) {
242         int nb_max, nb;
243         nb = ((flags2 >> 3) & 3) + 1;
244         if ((s->bit_rate / s->nb_channels) >= 32000)
245             nb += 2;
246         nb_max = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS;
247         if (nb > nb_max)
248             nb = nb_max;
249         s->nb_block_sizes = nb + 1;
250     } else {
251         s->nb_block_sizes = 1;
252     }
253
254     /* init rate dependant parameters */
255     s->use_noise_coding = 1;
256     high_freq = s->sample_rate * 0.5;
257
258     /* if version 2, then the rates are normalized */
259     sample_rate1 = s->sample_rate;
260     if (s->version == 2) {
261         if (sample_rate1 >= 44100) 
262             sample_rate1 = 44100;
263         else if (sample_rate1 >= 22050) 
264             sample_rate1 = 22050;
265         else if (sample_rate1 >= 16000) 
266             sample_rate1 = 16000;
267         else if (sample_rate1 >= 11025) 
268             sample_rate1 = 11025;
269         else if (sample_rate1 >= 8000) 
270             sample_rate1 = 8000;
271     }
272
273     bps = (float)s->bit_rate / (float)(s->nb_channels * s->sample_rate);
274     s->byte_offset_bits = av_log2((int)(bps * s->frame_len / 8.0)) + 2;
275
276     /* compute high frequency value and choose if noise coding should
277        be activated */
278     bps1 = bps;
279     if (s->nb_channels == 2)
280         bps1 = bps * 1.6;
281     if (sample_rate1 == 44100) {
282         if (bps1 >= 0.61)
283             s->use_noise_coding = 0;
284         else
285             high_freq = high_freq * 0.4;
286     } else if (sample_rate1 == 22050) {
287         if (bps1 >= 1.16)
288             s->use_noise_coding = 0;
289         else if (bps1 >= 0.72) 
290             high_freq = high_freq * 0.7;
291         else
292             high_freq = high_freq * 0.6;
293     } else if (sample_rate1 == 16000) {
294         if (bps > 0.5)
295             high_freq = high_freq * 0.5;
296         else
297             high_freq = high_freq * 0.3;
298     } else if (sample_rate1 == 11025) {
299         high_freq = high_freq * 0.7;
300     } else if (sample_rate1 == 8000) {
301         if (bps <= 0.625) {
302             high_freq = high_freq * 0.5;
303         } else if (bps > 0.75) {
304             s->use_noise_coding = 0;
305         } else {
306             high_freq = high_freq * 0.65;
307         }
308     } else {
309         if (bps >= 0.8) {
310             high_freq = high_freq * 0.75;
311         } else if (bps >= 0.6) {
312             high_freq = high_freq * 0.6;
313         } else {
314             high_freq = high_freq * 0.5;
315         }
316     }
317     dprintf("flags1=0x%x flags2=0x%x\n", flags1, flags2);
318     dprintf("version=%d channels=%d sample_rate=%d bitrate=%d block_align=%d\n",
319            s->version, s->nb_channels, s->sample_rate, s->bit_rate, 
320            s->block_align);
321     dprintf("bps=%f bps1=%f high_freq=%f bitoffset=%d\n", 
322            bps, bps1, high_freq, s->byte_offset_bits);
323     dprintf("use_noise_coding=%d use_exp_vlc=%d nb_block_sizes=%d\n",
324            s->use_noise_coding, s->use_exp_vlc, s->nb_block_sizes);
325
326     /* compute the scale factor band sizes for each MDCT block size */
327     {
328         int a, b, pos, lpos, k, block_len, i, j, n;
329         const uint8_t *table;
330         
331         if (s->version == 1) {
332             s->coefs_start = 3;
333         } else {
334             s->coefs_start = 0;
335         }
336         for(k = 0; k < s->nb_block_sizes; k++) {
337             block_len = s->frame_len >> k;
338
339             if (s->version == 1) {
340                 lpos = 0;
341                 for(i=0;i<25;i++) {
342                     a = wma_critical_freqs[i];
343                     b = s->sample_rate;
344                     pos = ((block_len * 2 * a)  + (b >> 1)) / b;
345                     if (pos > block_len) 
346                         pos = block_len;
347                     s->exponent_bands[0][i] = pos - lpos;
348                     if (pos >= block_len) {
349                         i++;
350                         break;
351                     }
352                     lpos = pos;
353                 }
354                 s->exponent_sizes[0] = i;
355             } else {
356                 /* hardcoded tables */
357                 table = NULL;
358                 a = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS - k;
359                 if (a < 3) {
360                     if (s->sample_rate >= 44100)
361                         table = exponent_band_44100[a];
362                     else if (s->sample_rate >= 32000)
363                         table = exponent_band_32000[a];
364                     else if (s->sample_rate >= 22050)
365                         table = exponent_band_22050[a];
366                 }
367                 if (table) {
368                     n = *table++;
369                     for(i=0;i<n;i++)
370                         s->exponent_bands[k][i] = table[i];
371                     s->exponent_sizes[k] = n;
372                 } else {
373                     j = 0;
374                     lpos = 0;
375                     for(i=0;i<25;i++) {
376                         a = wma_critical_freqs[i];
377                         b = s->sample_rate;
378                         pos = ((block_len * 2 * a)  + (b << 1)) / (4 * b);
379                         pos <<= 2;
380                         if (pos > block_len) 
381                             pos = block_len;
382                         if (pos > lpos)
383                             s->exponent_bands[k][j++] = pos - lpos;
384                         if (pos >= block_len)
385                             break;
386                         lpos = pos;
387                     }
388                     s->exponent_sizes[k] = j;
389                 }
390             }
391
392             /* max number of coefs */
393             s->coefs_end[k] = (s->frame_len - ((s->frame_len * 9) / 100)) >> k;
394             /* high freq computation */
395             s->high_band_start[k] = (int)((block_len * 2 * high_freq) / 
396                                           s->sample_rate + 0.5);
397             n = s->exponent_sizes[k];
398             j = 0;
399             pos = 0;
400             for(i=0;i<n;i++) {
401                 int start, end;
402                 start = pos;
403                 pos += s->exponent_bands[k][i];
404                 end = pos;
405                 if (start < s->high_band_start[k])
406                     start = s->high_band_start[k];
407                 if (end > s->coefs_end[k])
408                     end = s->coefs_end[k];
409                 if (end > start)
410                     s->exponent_high_bands[k][j++] = end - start;
411             }
412             s->exponent_high_sizes[k] = j;
413 #if 0
414             tprintf("%5d: coefs_end=%d high_band_start=%d nb_high_bands=%d: ",
415                   s->frame_len >> k, 
416                   s->coefs_end[k],
417                   s->high_band_start[k],
418                   s->exponent_high_sizes[k]);
419             for(j=0;j<s->exponent_high_sizes[k];j++)
420                 tprintf(" %d", s->exponent_high_bands[k][j]);
421             tprintf("\n");
422 #endif
423         }
424     }
425
426 #ifdef TRACE
427     {
428         int i, j;
429         for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
430             tprintf("%5d: n=%2d:", 
431                    s->frame_len >> i, 
432                    s->exponent_sizes[i]);
433             for(j=0;j<s->exponent_sizes[i];j++)
434                 tprintf(" %d", s->exponent_bands[i][j]);
435             tprintf("\n");
436         }
437     }
438 #endif
439
440     /* init MDCT */
441     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
442         ff_mdct_init(&s->mdct_ctx[i], s->frame_len_bits - i + 1, 1);
443     
444     /* init MDCT windows : simple sinus window */
445     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
446         int n, j;
447         float alpha;
448         n = 1 << (s->frame_len_bits - i);
449         window = av_malloc(sizeof(float) * n);
450         alpha = M_PI / (2.0 * n);
451         for(j=0;j<n;j++) {
452             window[n - j - 1] = sin((j + 0.5) * alpha);
453         }
454         s->windows[i] = window;
455     }
456
457     s->reset_block_lengths = 1;
458     
459     if (s->use_noise_coding) {
460
461         /* init the noise generator */
462         if (s->use_exp_vlc)
463             s->noise_mult = 0.02;
464         else
465             s->noise_mult = 0.04;
466                
467 #ifdef TRACE
468         for(i=0;i<NOISE_TAB_SIZE;i++)
469             s->noise_table[i] = 1.0 * s->noise_mult;
470 #else
471         {
472             unsigned int seed;
473             float norm;
474             seed = 1;
475             norm = (1.0 / (float)(1LL << 31)) * sqrt(3) * s->noise_mult;
476             for(i=0;i<NOISE_TAB_SIZE;i++) {
477                 seed = seed * 314159 + 1;
478                 s->noise_table[i] = (float)((int)seed) * norm;
479             }
480         }
481 #endif
482         init_vlc(&s->hgain_vlc, 9, sizeof(hgain_huffbits), 
483                  hgain_huffbits, 1, 1,
484                  hgain_huffcodes, 2, 2);
485     }
486
487     if (s->use_exp_vlc) {
488         init_vlc(&s->exp_vlc, 9, sizeof(scale_huffbits), 
489                  scale_huffbits, 1, 1,
490                  scale_huffcodes, 4, 4);
491     } else {
492         wma_lsp_to_curve_init(s, s->frame_len);
493     }
494
495     /* choose the VLC tables for the coefficients */
496     coef_vlc_table = 2;
497     if (s->sample_rate >= 32000) {
498         if (bps1 < 0.72)
499             coef_vlc_table = 0;
500         else if (bps1 < 1.16)
501             coef_vlc_table = 1;
502     }
503
504     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[0], &s->run_table[0], &s->level_table[0],
505                   &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2]);
506     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[1], &s->run_table[1], &s->level_table[1],
507                   &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2 + 1]);
508     return 0;
509 }
510
511 /* interpolate values for a bigger or smaller block. The block must
512    have multiple sizes */
513 static void interpolate_array(float *scale, int old_size, int new_size)
514 {
515     int i, j, jincr, k;
516     float v;
517
518     if (new_size > old_size) {
519         jincr = new_size / old_size;
520         j = new_size;
521         for(i = old_size - 1; i >=0; i--) {
522             v = scale[i];
523             k = jincr;
524             do {
525                 scale[--j] = v;
526             } while (--k);
527         }
528     } else if (new_size < old_size) {
529         j = 0;
530         jincr = old_size / new_size;
531         for(i = 0; i < new_size; i++) {
532             scale[i] = scale[j];
533             j += jincr;
534         }
535     }
536 }
537
538 /* compute x^-0.25 with an exponent and mantissa table. We use linear
539    interpolation to reduce the mantissa table size at a small speed
540    expense (linear interpolation approximately doubles the number of
541    bits of precision). */
542 static inline float pow_m1_4(WMADecodeContext *s, float x)
543 {
544     union {
545         float f;
546         unsigned int v;
547     } u, t;
548     unsigned int e, m;
549     float a, b;
550
551     u.f = x;
552     e = u.v >> 23;
553     m = (u.v >> (23 - LSP_POW_BITS)) & ((1 << LSP_POW_BITS) - 1);
554     /* build interpolation scale: 1 <= t < 2. */
555     t.v = ((u.v << LSP_POW_BITS) & ((1 << 23) - 1)) | (127 << 23);
556     a = s->lsp_pow_m_table1[m];
557     b = s->lsp_pow_m_table2[m];
558     return s->lsp_pow_e_table[e] * (a + b * t.f);
559 }
560
561 static void wma_lsp_to_curve_init(WMADecodeContext *s, int frame_len)
562 {  
563     float wdel, a, b;
564     int i, e, m;
565
566     wdel = M_PI / frame_len;
567     for(i=0;i<frame_len;i++)
568         s->lsp_cos_table[i] = 2.0f * cos(wdel * i);
569
570     /* tables for x^-0.25 computation */
571     for(i=0;i<256;i++) {
572         e = i - 126;
573         s->lsp_pow_e_table[i] = pow(2.0, e * -0.25);
574     }
575
576     /* NOTE: these two tables are needed to avoid two operations in
577        pow_m1_4 */
578     b = 1.0;
579     for(i=(1 << LSP_POW_BITS) - 1;i>=0;i--) {
580         m = (1 << LSP_POW_BITS) + i;
581         a = (float)m * (0.5 / (1 << LSP_POW_BITS));
582         a = pow(a, -0.25);
583         s->lsp_pow_m_table1[i] = 2 * a - b;
584         s->lsp_pow_m_table2[i] = b - a;
585         b = a;
586     }
587 #if 0
588     for(i=1;i<20;i++) {
589         float v, r1, r2;
590         v = 5.0 / i;
591         r1 = pow_m1_4(s, v);
592         r2 = pow(v,-0.25);
593         printf("%f^-0.25=%f e=%f\n", v, r1, r2 - r1);
594     }
595 #endif
596 }
597
598 /* NOTE: We use the same code as Vorbis here */
599 /* XXX: optimize it further with SSE/3Dnow */
600 static void wma_lsp_to_curve(WMADecodeContext *s, 
601                              float *out, float *val_max_ptr, 
602                              int n, float *lsp)
603 {
604     int i, j;
605     float p, q, w, v, val_max;
606
607     val_max = 0;
608     for(i=0;i<n;i++) {
609         p = 0.5f;
610         q = 0.5f;
611         w = s->lsp_cos_table[i];
612         for(j=1;j<NB_LSP_COEFS;j+=2){
613             q *= w - lsp[j - 1];
614             p *= w - lsp[j];
615         }
616         p *= p * (2.0f - w);
617         q *= q * (2.0f + w);
618         v = p + q;
619         v = pow_m1_4(s, v);
620         if (v > val_max)
621             val_max = v;
622         out[i] = v;
623     }
624     *val_max_ptr = val_max;
625 }
626
627 /* decode exponents coded with LSP coefficients (same idea as Vorbis) */
628 static void decode_exp_lsp(WMADecodeContext *s, int ch)
629 {
630     float lsp_coefs[NB_LSP_COEFS];
631     int val, i;
632
633     for(i = 0; i < NB_LSP_COEFS; i++) {
634         if (i == 0 || i >= 8)
635             val = get_bits(&s->gb, 3);
636         else
637             val = get_bits(&s->gb, 4);
638         lsp_coefs[i] = lsp_codebook[i][val];
639     }
640
641     wma_lsp_to_curve(s, s->exponents[ch], &s->max_exponent[ch],
642                      s->block_len, lsp_coefs);
643 }
644
645 /* decode exponents coded with VLC codes */
646 static int decode_exp_vlc(WMADecodeContext *s, int ch)
647 {
648     int last_exp, n, code;
649     const uint16_t *ptr, *band_ptr;
650     float v, *q, max_scale, *q_end;
651     
652     band_ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
653     ptr = band_ptr;
654     q = s->exponents[ch];
655     q_end = q + s->block_len;
656     max_scale = 0;
657     if (s->version == 1) {
658         last_exp = get_bits(&s->gb, 5) + 10;
659         /* XXX: use a table */
660         v = pow(10, last_exp * (1.0 / 16.0));
661         max_scale = v;
662         n = *ptr++;
663         do {
664             *q++ = v;
665         } while (--n);
666     }
667     last_exp = 36;
668     while (q < q_end) {
669         code = get_vlc(&s->gb, &s->exp_vlc);
670         if (code < 0)
671             return -1;
672         /* NOTE: this offset is the same as MPEG4 AAC ! */
673         last_exp += code - 60;
674         /* XXX: use a table */
675         v = pow(10, last_exp * (1.0 / 16.0));
676         if (v > max_scale)
677             max_scale = v;
678         n = *ptr++;
679         do {
680             *q++ = v;
681         } while (--n);
682     }
683     s->max_exponent[ch] = max_scale;
684     return 0;
685 }
686
687 /* return 0 if OK. return 1 if last block of frame. return -1 if
688    unrecorrable error. */
689 static int wma_decode_block(WMADecodeContext *s)
690 {
691     int n, v, a, ch, code, bsize;
692     int coef_nb_bits, total_gain, parse_exponents;
693     float window[BLOCK_MAX_SIZE * 2];
694     int nb_coefs[MAX_CHANNELS];
695     float mdct_norm;
696
697     tprintf("***decode_block: %d:%d\n", frame_count - 1, s->block_num);
698
699     /* compute current block length */
700     if (s->use_variable_block_len) {
701         n = av_log2(s->nb_block_sizes - 1) + 1;
702     
703         if (s->reset_block_lengths) {
704             s->reset_block_lengths = 0;
705             v = get_bits(&s->gb, n);
706             if (v >= s->nb_block_sizes)
707                 return -1;
708             s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits - v;
709             v = get_bits(&s->gb, n);
710             if (v >= s->nb_block_sizes)
711                 return -1;
712             s->block_len_bits = s->frame_len_bits - v;
713         } else {
714             /* update block lengths */
715             s->prev_block_len_bits = s->block_len_bits;
716             s->block_len_bits = s->next_block_len_bits;
717         }
718         v = get_bits(&s->gb, n);
719         if (v >= s->nb_block_sizes)
720             return -1;
721         s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits - v;
722     } else {
723         /* fixed block len */
724         s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits;
725         s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits;
726         s->block_len_bits = s->frame_len_bits;
727     }
728
729     /* now check if the block length is coherent with the frame length */
730     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
731     if ((s->block_pos + s->block_len) > s->frame_len)
732         return -1;
733
734     if (s->nb_channels == 2) {
735         s->ms_stereo = get_bits(&s->gb, 1);
736     }
737     v = 0;
738     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
739         a = get_bits(&s->gb, 1);
740         s->channel_coded[ch] = a;
741         v |= a;
742     }
743     /* if no channel coded, no need to go further */
744     /* XXX: fix potential framing problems */
745     if (!v)
746         goto next;
747
748     bsize = s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
749
750     /* read total gain and extract corresponding number of bits for
751        coef escape coding */
752     total_gain = 1;
753     for(;;) {
754         a = get_bits(&s->gb, 7);
755         total_gain += a;
756         if (a != 127)
757             break;
758     }
759     
760     if (total_gain < 15)
761         coef_nb_bits = 13;
762     else if (total_gain < 32)
763         coef_nb_bits = 12;
764     else if (total_gain < 40)
765         coef_nb_bits = 11;
766     else if (total_gain < 45)
767         coef_nb_bits = 10;
768     else
769         coef_nb_bits = 9;
770
771     /* compute number of coefficients */
772     n = s->coefs_end[bsize] - s->coefs_start;
773     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++)
774         nb_coefs[ch] = n;
775
776     /* complex coding */
777     if (s->use_noise_coding) {
778
779         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
780             if (s->channel_coded[ch]) {
781                 int i, n, a;
782                 n = s->exponent_high_sizes[bsize];
783                 for(i=0;i<n;i++) {
784                     a = get_bits(&s->gb, 1);
785                     s->high_band_coded[ch][i] = a;
786                     /* if noise coding, the coefficients are not transmitted */
787                     if (a)
788                         nb_coefs[ch] -= s->exponent_high_bands[bsize][i];
789                 }
790             }
791         }
792         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
793             if (s->channel_coded[ch]) {
794                 int i, n, val, code;
795
796                 n = s->exponent_high_sizes[bsize];
797                 val = (int)0x80000000;
798                 for(i=0;i<n;i++) {
799                     if (s->high_band_coded[ch][i]) {
800                         if (val == (int)0x80000000) {
801                             val = get_bits(&s->gb, 7) - 19;
802                         } else {
803                             code = get_vlc(&s->gb, &s->hgain_vlc);
804                             if (code < 0)
805                                 return -1;
806                             val += code - 18;
807                         }
808                         s->high_band_values[ch][i] = val;
809                     }
810                 }
811             }
812         }
813     }
814            
815     /* exposant can be interpolated in short blocks. */
816     parse_exponents = 1;
817     if (s->block_len_bits != s->frame_len_bits) {
818         parse_exponents = get_bits(&s->gb, 1);
819     }
820     
821     if (parse_exponents) {
822         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
823             if (s->channel_coded[ch]) {
824                 if (s->use_exp_vlc) {
825                     if (decode_exp_vlc(s, ch) < 0)
826                         return -1;
827                 } else {
828                     decode_exp_lsp(s, ch);
829                 }
830             }
831         }
832     } else {
833         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
834             if (s->channel_coded[ch]) {
835                 interpolate_array(s->exponents[ch], 1 << s->prev_block_len_bits, 
836                                   s->block_len);
837             }
838         }
839     }
840
841     /* parse spectral coefficients : just RLE encoding */
842     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
843         if (s->channel_coded[ch]) {
844             VLC *coef_vlc;
845             int level, run, sign, tindex;
846             int16_t *ptr, *eptr;
847             const int16_t *level_table, *run_table;
848
849             /* special VLC tables are used for ms stereo because
850                there is potentially less energy there */
851             tindex = (ch == 1 && s->ms_stereo);
852             coef_vlc = &s->coef_vlc[tindex];
853             run_table = s->run_table[tindex];
854             level_table = s->level_table[tindex];
855             /* XXX: optimize */
856             ptr = &s->coefs1[ch][0];
857             eptr = ptr + nb_coefs[ch];
858             memset(ptr, 0, s->block_len * sizeof(int16_t));
859             for(;;) {
860                 code = get_vlc(&s->gb, coef_vlc);
861                 if (code < 0)
862                     return -1;
863                 if (code == 1) {
864                     /* EOB */
865                     break;
866                 } else if (code == 0) {
867                     /* escape */
868                     level = get_bits(&s->gb, coef_nb_bits);
869                     /* NOTE: this is rather suboptimal. reading
870                        block_len_bits would be better */
871                     run = get_bits(&s->gb, s->frame_len_bits);
872                 } else {
873                     /* normal code */
874                     run = run_table[code];
875                     level = level_table[code];
876                 }
877                 sign = get_bits(&s->gb, 1);
878                 if (!sign)
879                     level = -level;
880                 ptr += run;
881                 if (ptr >= eptr)
882                     return -1;
883                 *ptr++ = level;
884                 /* NOTE: EOB can be omitted */
885                 if (ptr >= eptr)
886                     break;
887             }
888         }
889         if (s->version == 1 && s->nb_channels >= 2) {
890             align_get_bits(&s->gb);
891         }
892     }
893      
894     /* normalize */
895     {
896         int n4 = s->block_len / 2;
897         mdct_norm = 1.0 / (float)n4;
898         if (s->version == 1) {
899             mdct_norm *= sqrt(n4);
900         }
901     }
902
903     /* finally compute the MDCT coefficients */
904     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
905         if (s->channel_coded[ch]) {
906             int16_t *coefs1;
907             float *coefs, *exponents, mult, mult1, noise, *exp_ptr;
908             int i, j, n, n1, last_high_band;
909             float exp_power[HIGH_BAND_MAX_SIZE];
910
911             coefs1 = s->coefs1[ch];
912             exponents = s->exponents[ch];
913             mult = pow(10, total_gain * 0.05) / s->max_exponent[ch];
914             mult *= mdct_norm;
915             coefs = s->coefs[ch];
916             if (s->use_noise_coding) {
917                 mult1 = mult;
918                 /* very low freqs : noise */
919                 for(i = 0;i < s->coefs_start; i++) {
920                     *coefs++ = s->noise_table[s->noise_index] * (*exponents++) * mult1;
921                     s->noise_index = (s->noise_index + 1) & (NOISE_TAB_SIZE - 1);
922                 }
923                 
924                 n1 = s->exponent_high_sizes[bsize];
925
926                 /* compute power of high bands */
927                 exp_ptr = exponents + 
928                     s->high_band_start[bsize] - 
929                     s->coefs_start;
930                 last_high_band = 0; /* avoid warning */
931                 for(j=0;j<n1;j++) {
932                     n = s->exponent_high_bands[s->frame_len_bits - 
933                                               s->block_len_bits][j];
934                     if (s->high_band_coded[ch][j]) {
935                         float e2, v;
936                         e2 = 0;
937                         for(i = 0;i < n; i++) {
938                             v = exp_ptr[i];
939                             e2 += v * v;
940                         }
941                         exp_power[j] = e2 / n;
942                         last_high_band = j;
943                         tprintf("%d: power=%f (%d)\n", j, exp_power[j], n);
944                     }
945                     exp_ptr += n;
946                 }
947
948                 /* main freqs and high freqs */
949                 for(j=-1;j<n1;j++) {
950                     if (j < 0) {
951                         n = s->high_band_start[bsize] - 
952                             s->coefs_start;
953                     } else {
954                         n = s->exponent_high_bands[s->frame_len_bits - 
955                                                   s->block_len_bits][j];
956                     }
957                     if (j >= 0 && s->high_band_coded[ch][j]) {
958                         /* use noise with specified power */
959                         mult1 = sqrt(exp_power[j] / exp_power[last_high_band]);
960                         /* XXX: use a table */
961                         mult1 = mult1 * pow(10, s->high_band_values[ch][j] * 0.05);
962                         mult1 = mult1 / (s->max_exponent[ch] * s->noise_mult);
963                         mult1 *= mdct_norm;
964                         for(i = 0;i < n; i++) {
965                             noise = s->noise_table[s->noise_index];
966                             s->noise_index = (s->noise_index + 1) & (NOISE_TAB_SIZE - 1);
967                             *coefs++ = (*exponents++) * noise * mult1;
968                         }
969                     } else {
970                         /* coded values + small noise */
971                         for(i = 0;i < n; i++) {
972                             noise = s->noise_table[s->noise_index];
973                             s->noise_index = (s->noise_index + 1) & (NOISE_TAB_SIZE - 1);
974                             *coefs++ = ((*coefs1++) + noise) * (*exponents++) * mult;
975                         }
976                     }
977                 }
978
979                 /* very high freqs : noise */
980                 n = s->block_len - s->coefs_end[bsize];
981                 mult1 = mult * exponents[-1];
982                 for(i = 0; i < n; i++) {
983                     *coefs++ = s->noise_table[s->noise_index] * mult1;
984                     s->noise_index = (s->noise_index + 1) & (NOISE_TAB_SIZE - 1);
985                 }
986             } else {
987                 /* XXX: optimize more */
988                 for(i = 0;i < s->coefs_start; i++)
989                     *coefs++ = 0.0;
990                 n = nb_coefs[ch];
991                 for(i = 0;i < n; i++) {
992                     *coefs++ = coefs1[i] * exponents[i] * mult;
993                 }
994                 n = s->block_len - s->coefs_end[bsize];
995                 for(i = 0;i < n; i++)
996                     *coefs++ = 0.0;
997             }
998         }
999     }
1000
1001 #ifdef TRACE
1002     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
1003         if (s->channel_coded[ch]) {
1004             dump_floats("exponents", 3, s->exponents[ch], s->block_len);
1005             dump_floats("coefs", 1, s->coefs[ch], s->block_len);
1006         }
1007     }
1008 #endif
1009     
1010     if (s->ms_stereo && s->channel_coded[1]) {
1011         float a, b;
1012         int i;
1013
1014         /* nominal case for ms stereo: we do it before mdct */
1015         /* no need to optimize this case because it should almost
1016            never happen */
1017         if (!s->channel_coded[0]) {
1018             tprintf("rare ms-stereo case happened\n");
1019             memset(s->coefs[0], 0, sizeof(float) * s->block_len);
1020             s->channel_coded[0] = 1;
1021         }
1022         
1023         for(i = 0; i < s->block_len; i++) {
1024             a = s->coefs[0][i];
1025             b = s->coefs[1][i];
1026             s->coefs[0][i] = a + b;
1027             s->coefs[1][i] = a - b;
1028         }
1029     }
1030
1031     /* build the window : we ensure that when the windows overlap
1032        their squared sum is always 1 (MDCT reconstruction rule) */
1033     /* XXX: merge with output */
1034     {
1035         int i, next_block_len, block_len, prev_block_len, n;
1036         float *wptr;
1037
1038         block_len = s->block_len;
1039         prev_block_len = 1 << s->prev_block_len_bits;
1040         next_block_len = 1 << s->next_block_len_bits;
1041
1042         /* right part */
1043         wptr = window + block_len;
1044         if (block_len <= next_block_len) {
1045             for(i=0;i<block_len;i++)
1046                 *wptr++ = s->windows[bsize][i];
1047         } else {
1048             /* overlap */
1049             n = (block_len / 2) - (next_block_len / 2);
1050             for(i=0;i<n;i++)
1051                 *wptr++ = 1.0;
1052             for(i=0;i<next_block_len;i++)
1053                 *wptr++ = s->windows[s->frame_len_bits - s->next_block_len_bits][i];
1054             for(i=0;i<n;i++)
1055                 *wptr++ = 0.0;
1056         }
1057
1058         /* left part */
1059         wptr = window + block_len;
1060         if (block_len <= prev_block_len) {
1061             for(i=0;i<block_len;i++)
1062                 *--wptr = s->windows[bsize][i];
1063         } else {
1064             /* overlap */
1065             n = (block_len / 2) - (prev_block_len / 2);
1066             for(i=0;i<n;i++)
1067                 *--wptr = 1.0;
1068             for(i=0;i<prev_block_len;i++)
1069                 *--wptr = s->windows[s->frame_len_bits - s->prev_block_len_bits][i];
1070             for(i=0;i<n;i++)
1071                 *--wptr = 0.0;
1072         }
1073     }
1074
1075     
1076     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
1077         if (s->channel_coded[ch]) {
1078             FFTSample output[BLOCK_MAX_SIZE * 2] __attribute__((aligned(16)));
1079             float *ptr;
1080             int i, n4, index, n;
1081
1082             n = s->block_len;
1083             n4 = s->block_len / 2;
1084             ff_imdct_calc(&s->mdct_ctx[bsize], 
1085                           output, s->coefs[ch], s->mdct_tmp);
1086
1087             /* XXX: optimize all that by build the window and
1088                multipying/adding at the same time */
1089             /* multiply by the window */
1090             for(i=0;i<n * 2;i++) {
1091                 output[i] *= window[i];
1092             }
1093
1094             /* add in the frame */
1095             index = (s->frame_len / 2) + s->block_pos - n4;
1096             ptr = &s->frame_out[ch][index];
1097             for(i=0;i<n * 2;i++) {
1098                 *ptr += output[i];
1099                 ptr++;
1100             }
1101
1102             /* specific fast case for ms-stereo : add to second
1103                channel if it is not coded */
1104             if (s->ms_stereo && !s->channel_coded[1]) {
1105                 ptr = &s->frame_out[1][index];
1106                 for(i=0;i<n * 2;i++) {
1107                     *ptr += output[i];
1108                     ptr++;
1109                 }
1110             }
1111         }
1112     }
1113  next:
1114     /* update block number */
1115     s->block_num++;
1116     s->block_pos += s->block_len;
1117     if (s->block_pos >= s->frame_len)
1118         return 1;
1119     else
1120         return 0;
1121 }
1122
1123 /* decode a frame of frame_len samples */
1124 static int wma_decode_frame(WMADecodeContext *s, int16_t *samples)
1125 {
1126     int ret, i, n, a, ch, incr;
1127     int16_t *ptr;
1128     float *iptr;
1129
1130     tprintf("***decode_frame: %d size=%d\n", frame_count++, s->frame_len);
1131
1132     /* read each block */
1133     s->block_num = 0;
1134     s->block_pos = 0;
1135     for(;;) {
1136         ret = wma_decode_block(s);
1137         if (ret < 0) 
1138             return -1;
1139         if (ret)
1140             break;
1141     }
1142
1143     /* convert frame to integer */
1144     n = s->frame_len;
1145     incr = s->nb_channels;
1146     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
1147         ptr = samples + ch;
1148         iptr = s->frame_out[ch];
1149
1150         for(i=0;i<n;i++) {
1151             a = lrintf(*iptr++);
1152             if (a > 32767)
1153                 a = 32767;
1154             else if (a < -32768)
1155                 a = -32768;
1156             *ptr = a;
1157             ptr += incr;
1158         }
1159         /* prepare for next block */
1160         memmove(&s->frame_out[ch][0], &s->frame_out[ch][s->frame_len],
1161                 s->frame_len * sizeof(float));
1162         /* XXX: suppress this */
1163         memset(&s->frame_out[ch][s->frame_len], 0, 
1164                s->frame_len * sizeof(float));
1165     }
1166
1167 #ifdef TRACE
1168     dump_shorts("samples", samples, n * s->nb_channels);
1169 #endif
1170     return 0;
1171 }
1172
1173 static int wma_decode_superframe(AVCodecContext *avctx, 
1174                                  void *data, int *data_size,
1175                                  uint8_t *buf, int buf_size)
1176 {
1177     WMADecodeContext *s = avctx->priv_data;
1178     int nb_frames, bit_offset, i, pos, len;
1179     uint8_t *q;
1180     int16_t *samples;
1181     
1182     tprintf("***decode_superframe:\n");
1183
1184     samples = data;
1185
1186     init_get_bits(&s->gb, buf, buf_size*8);
1187     
1188     if (s->use_bit_reservoir) {
1189         /* read super frame header */
1190         get_bits(&s->gb, 4); /* super frame index */
1191         nb_frames = get_bits(&s->gb, 4) - 1;
1192
1193         bit_offset = get_bits(&s->gb, s->byte_offset_bits + 3);
1194
1195         if (s->last_superframe_len > 0) {
1196             //        printf("skip=%d\n", s->last_bitoffset);
1197             /* add bit_offset bits to last frame */
1198             if ((s->last_superframe_len + ((bit_offset + 7) >> 3)) > 
1199                 MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE)
1200                 goto fail;
1201             q = s->last_superframe + s->last_superframe_len;
1202             len = bit_offset;
1203             while (len > 0) {
1204                 *q++ = (get_bits)(&s->gb, 8);
1205                 len -= 8;
1206             }
1207             if (len > 0) {
1208                 *q++ = (get_bits)(&s->gb, len) << (8 - len);
1209             }
1210             
1211             /* XXX: bit_offset bits into last frame */
1212             init_get_bits(&s->gb, s->last_superframe, MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE*8);
1213             /* skip unused bits */
1214             if (s->last_bitoffset > 0)
1215                 skip_bits(&s->gb, s->last_bitoffset);
1216             /* this frame is stored in the last superframe and in the
1217                current one */
1218             if (wma_decode_frame(s, samples) < 0)
1219                 goto fail;
1220             samples += s->nb_channels * s->frame_len;
1221         }
1222
1223         /* read each frame starting from bit_offset */
1224         pos = bit_offset + 4 + 4 + s->byte_offset_bits + 3;
1225         init_get_bits(&s->gb, buf + (pos >> 3), (MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE - (pos >> 3))*8);
1226         len = pos & 7;
1227         if (len > 0)
1228             skip_bits(&s->gb, len);
1229     
1230         s->reset_block_lengths = 1;
1231         for(i=0;i<nb_frames;i++) {
1232             if (wma_decode_frame(s, samples) < 0)
1233                 goto fail;
1234             samples += s->nb_channels * s->frame_len;
1235         }
1236
1237         /* we copy the end of the frame in the last frame buffer */
1238         pos = get_bits_count(&s->gb) + ((bit_offset + 4 + 4 + s->byte_offset_bits + 3) & ~7);
1239         s->last_bitoffset = pos & 7;
1240         pos >>= 3;
1241         len = buf_size - pos;
1242         if (len > MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE || len < 0) {
1243             goto fail;
1244         }
1245         s->last_superframe_len = len;
1246         memcpy(s->last_superframe, buf + pos, len);
1247     } else {
1248         /* single frame decode */
1249         if (wma_decode_frame(s, samples) < 0)
1250             goto fail;
1251         samples += s->nb_channels * s->frame_len;
1252     }
1253     *data_size = (int8_t *)samples - (int8_t *)data;
1254     return s->block_align;
1255  fail:
1256     /* when error, we reset the bit reservoir */
1257     s->last_superframe_len = 0;
1258     return -1;
1259 }
1260
1261 static int wma_decode_end(AVCodecContext *avctx)
1262 {
1263     WMADecodeContext *s = avctx->priv_data;
1264     int i;
1265
1266     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
1267         ff_mdct_end(&s->mdct_ctx[i]);
1268     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
1269         av_free(s->windows[i]);
1270
1271     if (s->use_exp_vlc) {
1272         free_vlc(&s->exp_vlc);
1273     }
1274     if (s->use_noise_coding) {
1275         free_vlc(&s->hgain_vlc);
1276     }
1277     for(i = 0;i < 2; i++) {
1278         free_vlc(&s->coef_vlc[i]);
1279         av_free(s->run_table[i]);
1280         av_free(s->level_table[i]);
1281     }
1282     
1283     return 0;
1284 }
1285
1286 AVCodec wmav1_decoder =
1287 {
1288     "wmav1",
1289     CODEC_TYPE_AUDIO,
1290     CODEC_ID_WMAV1,
1291     sizeof(WMADecodeContext),
1292     wma_decode_init,
1293     NULL,
1294     wma_decode_end,
1295     wma_decode_superframe,
1296 };
1297
1298 AVCodec wmav2_decoder =
1299 {
1300     "wmav2",
1301     CODEC_TYPE_AUDIO,
1302     CODEC_ID_WMAV2,
1303     sizeof(WMADecodeContext),
1304     wma_decode_init,
1305     NULL,
1306     wma_decode_end,
1307     wma_decode_superframe,
1308 };