floatdsp: move vector_fmul_reverse from dsputil to avfloatdsp.
[ffmpeg.git] / libavcodec / wmaprodec.c
1 /*
2  * Wmapro compatible decoder
3  * Copyright (c) 2007 Baptiste Coudurier, Benjamin Larsson, Ulion
4  * Copyright (c) 2008 - 2011 Sascha Sommer, Benjamin Larsson
5  *
6  * This file is part of Libav.
7  *
8  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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
25  * @brief wmapro decoder implementation
26  * Wmapro is an MDCT based codec comparable to wma standard or AAC.
27  * The decoding therefore consists of the following steps:
28  * - bitstream decoding
29  * - reconstruction of per-channel data
30  * - rescaling and inverse quantization
31  * - IMDCT
32  * - windowing and overlapp-add
33  *
34  * The compressed wmapro bitstream is split into individual packets.
35  * Every such packet contains one or more wma frames.
36  * The compressed frames may have a variable length and frames may
37  * cross packet boundaries.
38  * Common to all wmapro frames is the number of samples that are stored in
39  * a frame.
40  * The number of samples and a few other decode flags are stored
41  * as extradata that has to be passed to the decoder.
42  *
43  * The wmapro frames themselves are again split into a variable number of
44  * subframes. Every subframe contains the data for 2^N time domain samples
45  * where N varies between 7 and 12.
46  *
47  * Example wmapro bitstream (in samples):
48  *
49  * ||   packet 0           || packet 1 || packet 2      packets
50  * ---------------------------------------------------
51  * || frame 0      || frame 1       || frame 2    ||    frames
52  * ---------------------------------------------------
53  * ||   |      |   ||   |   |   |   ||            ||    subframes of channel 0
54  * ---------------------------------------------------
55  * ||      |   |   ||   |   |   |   ||            ||    subframes of channel 1
56  * ---------------------------------------------------
57  *
58  * The frame layouts for the individual channels of a wma frame does not need
59  * to be the same.
60  *
61  * However, if the offsets and lengths of several subframes of a frame are the
62  * same, the subframes of the channels can be grouped.
63  * Every group may then use special coding techniques like M/S stereo coding
64  * to improve the compression ratio. These channel transformations do not
65  * need to be applied to a whole subframe. Instead, they can also work on
66  * individual scale factor bands (see below).
67  * The coefficients that carry the audio signal in the frequency domain
68  * are transmitted as huffman-coded vectors with 4, 2 and 1 elements.
69  * In addition to that, the encoder can switch to a runlevel coding scheme
70  * by transmitting subframe_length / 128 zero coefficients.
71  *
72  * Before the audio signal can be converted to the time domain, the
73  * coefficients have to be rescaled and inverse quantized.
74  * A subframe is therefore split into several scale factor bands that get
75  * scaled individually.
76  * Scale factors are submitted for every frame but they might be shared
77  * between the subframes of a channel. Scale factors are initially DPCM-coded.
78  * Once scale factors are shared, the differences are transmitted as runlevel
79  * codes.
80  * Every subframe length and offset combination in the frame layout shares a
81  * common quantization factor that can be adjusted for every channel by a
82  * modifier.
83  * After the inverse quantization, the coefficients get processed by an IMDCT.
84  * The resulting values are then windowed with a sine window and the first half
85  * of the values are added to the second half of the output from the previous
86  * subframe in order to reconstruct the output samples.
87  */
88
89 #include "libavutil/float_dsp.h"
90 #include "libavutil/intfloat.h"
91 #include "libavutil/intreadwrite.h"
92 #include "avcodec.h"
93 #include "internal.h"
94 #include "get_bits.h"
95 #include "put_bits.h"
96 #include "wmaprodata.h"
97 #include "dsputil.h"
98 #include "sinewin.h"
99 #include "wma.h"
100 #include "wma_common.h"
101
102 /** current decoder limitations */
103 #define WMAPRO_MAX_CHANNELS    8                             ///< max number of handled channels
104 #define MAX_SUBFRAMES  32                                    ///< max number of subframes per channel
105 #define MAX_BANDS      29                                    ///< max number of scale factor bands
106 #define MAX_FRAMESIZE  32768                                 ///< maximum compressed frame size
107
108 #define WMAPRO_BLOCK_MIN_BITS  6                                           ///< log2 of min block size
109 #define WMAPRO_BLOCK_MAX_BITS 13                                           ///< log2 of max block size
110 #define WMAPRO_BLOCK_MAX_SIZE (1 << WMAPRO_BLOCK_MAX_BITS)                 ///< maximum block size
111 #define WMAPRO_BLOCK_SIZES    (WMAPRO_BLOCK_MAX_BITS - WMAPRO_BLOCK_MIN_BITS + 1) ///< possible block sizes
112
113
114 #define VLCBITS            9
115 #define SCALEVLCBITS       8
116 #define VEC4MAXDEPTH    ((HUFF_VEC4_MAXBITS+VLCBITS-1)/VLCBITS)
117 #define VEC2MAXDEPTH    ((HUFF_VEC2_MAXBITS+VLCBITS-1)/VLCBITS)
118 #define VEC1MAXDEPTH    ((HUFF_VEC1_MAXBITS+VLCBITS-1)/VLCBITS)
119 #define SCALEMAXDEPTH   ((HUFF_SCALE_MAXBITS+SCALEVLCBITS-1)/SCALEVLCBITS)
120 #define SCALERLMAXDEPTH ((HUFF_SCALE_RL_MAXBITS+VLCBITS-1)/VLCBITS)
121
122 static VLC              sf_vlc;           ///< scale factor DPCM vlc
123 static VLC              sf_rl_vlc;        ///< scale factor run length vlc
124 static VLC              vec4_vlc;         ///< 4 coefficients per symbol
125 static VLC              vec2_vlc;         ///< 2 coefficients per symbol
126 static VLC              vec1_vlc;         ///< 1 coefficient per symbol
127 static VLC              coef_vlc[2];      ///< coefficient run length vlc codes
128 static float            sin64[33];        ///< sinus table for decorrelation
129
130 /**
131  * @brief frame specific decoder context for a single channel
132  */
133 typedef struct {
134     int16_t  prev_block_len;                          ///< length of the previous block
135     uint8_t  transmit_coefs;
136     uint8_t  num_subframes;
137     uint16_t subframe_len[MAX_SUBFRAMES];             ///< subframe length in samples
138     uint16_t subframe_offset[MAX_SUBFRAMES];          ///< subframe positions in the current frame
139     uint8_t  cur_subframe;                            ///< current subframe number
140     uint16_t decoded_samples;                         ///< number of already processed samples
141     uint8_t  grouped;                                 ///< channel is part of a group
142     int      quant_step;                              ///< quantization step for the current subframe
143     int8_t   reuse_sf;                                ///< share scale factors between subframes
144     int8_t   scale_factor_step;                       ///< scaling step for the current subframe
145     int      max_scale_factor;                        ///< maximum scale factor for the current subframe
146     int      saved_scale_factors[2][MAX_BANDS];       ///< resampled and (previously) transmitted scale factor values
147     int8_t   scale_factor_idx;                        ///< index for the transmitted scale factor values (used for resampling)
148     int*     scale_factors;                           ///< pointer to the scale factor values used for decoding
149     uint8_t  table_idx;                               ///< index in sf_offsets for the scale factor reference block
150     float*   coeffs;                                  ///< pointer to the subframe decode buffer
151     uint16_t num_vec_coeffs;                          ///< number of vector coded coefficients
152     DECLARE_ALIGNED(32, float, out)[WMAPRO_BLOCK_MAX_SIZE + WMAPRO_BLOCK_MAX_SIZE / 2]; ///< output buffer
153 } WMAProChannelCtx;
154
155 /**
156  * @brief channel group for channel transformations
157  */
158 typedef struct {
159     uint8_t num_channels;                                     ///< number of channels in the group
160     int8_t  transform;                                        ///< transform on / off
161     int8_t  transform_band[MAX_BANDS];                        ///< controls if the transform is enabled for a certain band
162     float   decorrelation_matrix[WMAPRO_MAX_CHANNELS*WMAPRO_MAX_CHANNELS];
163     float*  channel_data[WMAPRO_MAX_CHANNELS];                ///< transformation coefficients
164 } WMAProChannelGrp;
165
166 /**
167  * @brief main decoder context
168  */
169 typedef struct WMAProDecodeCtx {
170     /* generic decoder variables */
171     AVCodecContext*  avctx;                         ///< codec context for av_log
172     AVFrame          frame;                         ///< AVFrame for decoded output
173     AVFloatDSPContext fdsp;
174     uint8_t          frame_data[MAX_FRAMESIZE +
175                       FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE];///< compressed frame data
176     PutBitContext    pb;                            ///< context for filling the frame_data buffer
177     FFTContext       mdct_ctx[WMAPRO_BLOCK_SIZES];  ///< MDCT context per block size
178     DECLARE_ALIGNED(32, float, tmp)[WMAPRO_BLOCK_MAX_SIZE]; ///< IMDCT output buffer
179     float*           windows[WMAPRO_BLOCK_SIZES];   ///< windows for the different block sizes
180
181     /* frame size dependent frame information (set during initialization) */
182     uint32_t         decode_flags;                  ///< used compression features
183     uint8_t          len_prefix;                    ///< frame is prefixed with its length
184     uint8_t          dynamic_range_compression;     ///< frame contains DRC data
185     uint8_t          bits_per_sample;               ///< integer audio sample size for the unscaled IMDCT output (used to scale to [-1.0, 1.0])
186     uint16_t         samples_per_frame;             ///< number of samples to output
187     uint16_t         log2_frame_size;
188     int8_t           lfe_channel;                   ///< lfe channel index
189     uint8_t          max_num_subframes;
190     uint8_t          subframe_len_bits;             ///< number of bits used for the subframe length
191     uint8_t          max_subframe_len_bit;          ///< flag indicating that the subframe is of maximum size when the first subframe length bit is 1
192     uint16_t         min_samples_per_subframe;
193     int8_t           num_sfb[WMAPRO_BLOCK_SIZES];   ///< scale factor bands per block size
194     int16_t          sfb_offsets[WMAPRO_BLOCK_SIZES][MAX_BANDS];                    ///< scale factor band offsets (multiples of 4)
195     int8_t           sf_offsets[WMAPRO_BLOCK_SIZES][WMAPRO_BLOCK_SIZES][MAX_BANDS]; ///< scale factor resample matrix
196     int16_t          subwoofer_cutoffs[WMAPRO_BLOCK_SIZES]; ///< subwoofer cutoff values
197
198     /* packet decode state */
199     GetBitContext    pgb;                           ///< bitstream reader context for the packet
200     int              next_packet_start;             ///< start offset of the next wma packet in the demuxer packet
201     uint8_t          packet_offset;                 ///< frame offset in the packet
202     uint8_t          packet_sequence_number;        ///< current packet number
203     int              num_saved_bits;                ///< saved number of bits
204     int              frame_offset;                  ///< frame offset in the bit reservoir
205     int              subframe_offset;               ///< subframe offset in the bit reservoir
206     uint8_t          packet_loss;                   ///< set in case of bitstream error
207     uint8_t          packet_done;                   ///< set when a packet is fully decoded
208
209     /* frame decode state */
210     uint32_t         frame_num;                     ///< current frame number (not used for decoding)
211     GetBitContext    gb;                            ///< bitstream reader context
212     int              buf_bit_size;                  ///< buffer size in bits
213     uint8_t          drc_gain;                      ///< gain for the DRC tool
214     int8_t           skip_frame;                    ///< skip output step
215     int8_t           parsed_all_subframes;          ///< all subframes decoded?
216
217     /* subframe/block decode state */
218     int16_t          subframe_len;                  ///< current subframe length
219     int8_t           channels_for_cur_subframe;     ///< number of channels that contain the subframe
220     int8_t           channel_indexes_for_cur_subframe[WMAPRO_MAX_CHANNELS];
221     int8_t           num_bands;                     ///< number of scale factor bands
222     int8_t           transmit_num_vec_coeffs;       ///< number of vector coded coefficients is part of the bitstream
223     int16_t*         cur_sfb_offsets;               ///< sfb offsets for the current block
224     uint8_t          table_idx;                     ///< index for the num_sfb, sfb_offsets, sf_offsets and subwoofer_cutoffs tables
225     int8_t           esc_len;                       ///< length of escaped coefficients
226
227     uint8_t          num_chgroups;                  ///< number of channel groups
228     WMAProChannelGrp chgroup[WMAPRO_MAX_CHANNELS];  ///< channel group information
229
230     WMAProChannelCtx channel[WMAPRO_MAX_CHANNELS];  ///< per channel data
231 } WMAProDecodeCtx;
232
233
234 /**
235  *@brief helper function to print the most important members of the context
236  *@param s context
237  */
238 static av_cold void dump_context(WMAProDecodeCtx *s)
239 {
240 #define PRINT(a, b)     av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, " %s = %d\n", a, b);
241 #define PRINT_HEX(a, b) av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, " %s = %x\n", a, b);
242
243     PRINT("ed sample bit depth", s->bits_per_sample);
244     PRINT_HEX("ed decode flags", s->decode_flags);
245     PRINT("samples per frame",   s->samples_per_frame);
246     PRINT("log2 frame size",     s->log2_frame_size);
247     PRINT("max num subframes",   s->max_num_subframes);
248     PRINT("len prefix",          s->len_prefix);
249     PRINT("num channels",        s->avctx->channels);
250 }
251
252 /**
253  *@brief Uninitialize the decoder and free all resources.
254  *@param avctx codec context
255  *@return 0 on success, < 0 otherwise
256  */
257 static av_cold int decode_end(AVCodecContext *avctx)
258 {
259     WMAProDecodeCtx *s = avctx->priv_data;
260     int i;
261
262     for (i = 0; i < WMAPRO_BLOCK_SIZES; i++)
263         ff_mdct_end(&s->mdct_ctx[i]);
264
265     return 0;
266 }
267
268 /**
269  *@brief Initialize the decoder.
270  *@param avctx codec context
271  *@return 0 on success, -1 otherwise
272  */
273 static av_cold int decode_init(AVCodecContext *avctx)
274 {
275     WMAProDecodeCtx *s = avctx->priv_data;
276     uint8_t *edata_ptr = avctx->extradata;
277     unsigned int channel_mask;
278     int i, bits;
279     int log2_max_num_subframes;
280     int num_possible_block_sizes;
281
282     s->avctx = avctx;
283     avpriv_float_dsp_init(&s->fdsp, avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT);
284
285     init_put_bits(&s->pb, s->frame_data, MAX_FRAMESIZE);
286
287     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
288
289     if (avctx->extradata_size >= 18) {
290         s->decode_flags    = AV_RL16(edata_ptr+14);
291         channel_mask       = AV_RL32(edata_ptr+2);
292         s->bits_per_sample = AV_RL16(edata_ptr);
293         /** dump the extradata */
294         for (i = 0; i < avctx->extradata_size; i++)
295             av_dlog(avctx, "[%x] ", avctx->extradata[i]);
296         av_dlog(avctx, "\n");
297
298     } else {
299         av_log_ask_for_sample(avctx, "Unknown extradata size\n");
300         return AVERROR_PATCHWELCOME;
301     }
302
303     /** generic init */
304     s->log2_frame_size = av_log2(avctx->block_align) + 4;
305
306     /** frame info */
307     s->skip_frame  = 1; /* skip first frame */
308     s->packet_loss = 1;
309     s->len_prefix  = (s->decode_flags & 0x40);
310
311     /** get frame len */
312     bits = ff_wma_get_frame_len_bits(avctx->sample_rate, 3, s->decode_flags);
313     if (bits > WMAPRO_BLOCK_MAX_BITS) {
314         av_log_missing_feature(avctx, "14-bits block sizes", 1);
315         return AVERROR_PATCHWELCOME;
316     }
317     s->samples_per_frame = 1 << bits;
318
319     /** subframe info */
320     log2_max_num_subframes       = ((s->decode_flags & 0x38) >> 3);
321     s->max_num_subframes         = 1 << log2_max_num_subframes;
322     if (s->max_num_subframes == 16 || s->max_num_subframes == 4)
323         s->max_subframe_len_bit = 1;
324     s->subframe_len_bits = av_log2(log2_max_num_subframes) + 1;
325
326     num_possible_block_sizes     = log2_max_num_subframes + 1;
327     s->min_samples_per_subframe  = s->samples_per_frame / s->max_num_subframes;
328     s->dynamic_range_compression = (s->decode_flags & 0x80);
329
330     if (s->max_num_subframes > MAX_SUBFRAMES) {
331         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid number of subframes %i\n",
332                s->max_num_subframes);
333         return AVERROR_INVALIDDATA;
334     }
335
336     if (s->avctx->sample_rate <= 0) {
337         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid sample rate\n");
338         return AVERROR_INVALIDDATA;
339     }
340
341     if (avctx->channels < 0) {
342         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid number of channels %d\n",
343                avctx->channels);
344         return AVERROR_INVALIDDATA;
345     } else if (avctx->channels > WMAPRO_MAX_CHANNELS) {
346         av_log_ask_for_sample(avctx, "unsupported number of channels\n");
347         return AVERROR_PATCHWELCOME;
348     }
349
350     /** init previous block len */
351     for (i = 0; i < avctx->channels; i++)
352         s->channel[i].prev_block_len = s->samples_per_frame;
353
354     /** extract lfe channel position */
355     s->lfe_channel = -1;
356
357     if (channel_mask & 8) {
358         unsigned int mask;
359         for (mask = 1; mask < 16; mask <<= 1) {
360             if (channel_mask & mask)
361                 ++s->lfe_channel;
362         }
363     }
364
365     INIT_VLC_STATIC(&sf_vlc, SCALEVLCBITS, HUFF_SCALE_SIZE,
366                     scale_huffbits, 1, 1,
367                     scale_huffcodes, 2, 2, 616);
368
369     INIT_VLC_STATIC(&sf_rl_vlc, VLCBITS, HUFF_SCALE_RL_SIZE,
370                     scale_rl_huffbits, 1, 1,
371                     scale_rl_huffcodes, 4, 4, 1406);
372
373     INIT_VLC_STATIC(&coef_vlc[0], VLCBITS, HUFF_COEF0_SIZE,
374                     coef0_huffbits, 1, 1,
375                     coef0_huffcodes, 4, 4, 2108);
376
377     INIT_VLC_STATIC(&coef_vlc[1], VLCBITS, HUFF_COEF1_SIZE,
378                     coef1_huffbits, 1, 1,
379                     coef1_huffcodes, 4, 4, 3912);
380
381     INIT_VLC_STATIC(&vec4_vlc, VLCBITS, HUFF_VEC4_SIZE,
382                     vec4_huffbits, 1, 1,
383                     vec4_huffcodes, 2, 2, 604);
384
385     INIT_VLC_STATIC(&vec2_vlc, VLCBITS, HUFF_VEC2_SIZE,
386                     vec2_huffbits, 1, 1,
387                     vec2_huffcodes, 2, 2, 562);
388
389     INIT_VLC_STATIC(&vec1_vlc, VLCBITS, HUFF_VEC1_SIZE,
390                     vec1_huffbits, 1, 1,
391                     vec1_huffcodes, 2, 2, 562);
392
393     /** calculate number of scale factor bands and their offsets
394         for every possible block size */
395     for (i = 0; i < num_possible_block_sizes; i++) {
396         int subframe_len = s->samples_per_frame >> i;
397         int x;
398         int band = 1;
399
400         s->sfb_offsets[i][0] = 0;
401
402         for (x = 0; x < MAX_BANDS-1 && s->sfb_offsets[i][band - 1] < subframe_len; x++) {
403             int offset = (subframe_len * 2 * critical_freq[x])
404                           / s->avctx->sample_rate + 2;
405             offset &= ~3;
406             if (offset > s->sfb_offsets[i][band - 1])
407                 s->sfb_offsets[i][band++] = offset;
408         }
409         s->sfb_offsets[i][band - 1] = subframe_len;
410         s->num_sfb[i]               = band - 1;
411     }
412
413
414     /** Scale factors can be shared between blocks of different size
415         as every block has a different scale factor band layout.
416         The matrix sf_offsets is needed to find the correct scale factor.
417      */
418
419     for (i = 0; i < num_possible_block_sizes; i++) {
420         int b;
421         for (b = 0; b < s->num_sfb[i]; b++) {
422             int x;
423             int offset = ((s->sfb_offsets[i][b]
424                            + s->sfb_offsets[i][b + 1] - 1) << i) >> 1;
425             for (x = 0; x < num_possible_block_sizes; x++) {
426                 int v = 0;
427                 while (s->sfb_offsets[x][v + 1] << x < offset)
428                     ++v;
429                 s->sf_offsets[i][x][b] = v;
430             }
431         }
432     }
433
434     /** init MDCT, FIXME: only init needed sizes */
435     for (i = 0; i < WMAPRO_BLOCK_SIZES; i++)
436         ff_mdct_init(&s->mdct_ctx[i], WMAPRO_BLOCK_MIN_BITS+1+i, 1,
437                      1.0 / (1 << (WMAPRO_BLOCK_MIN_BITS + i - 1))
438                      / (1 << (s->bits_per_sample - 1)));
439
440     /** init MDCT windows: simple sinus window */
441     for (i = 0; i < WMAPRO_BLOCK_SIZES; i++) {
442         const int win_idx = WMAPRO_BLOCK_MAX_BITS - i;
443         ff_init_ff_sine_windows(win_idx);
444         s->windows[WMAPRO_BLOCK_SIZES - i - 1] = ff_sine_windows[win_idx];
445     }
446
447     /** calculate subwoofer cutoff values */
448     for (i = 0; i < num_possible_block_sizes; i++) {
449         int block_size = s->samples_per_frame >> i;
450         int cutoff = (440*block_size + 3 * (s->avctx->sample_rate >> 1) - 1)
451                      / s->avctx->sample_rate;
452         s->subwoofer_cutoffs[i] = av_clip(cutoff, 4, block_size);
453     }
454
455     /** calculate sine values for the decorrelation matrix */
456     for (i = 0; i < 33; i++)
457         sin64[i] = sin(i*M_PI / 64.0);
458
459     if (avctx->debug & FF_DEBUG_BITSTREAM)
460         dump_context(s);
461
462     avctx->channel_layout = channel_mask;
463
464     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
465     avctx->coded_frame = &s->frame;
466
467     return 0;
468 }
469
470 /**
471  *@brief Decode the subframe length.
472  *@param s context
473  *@param offset sample offset in the frame
474  *@return decoded subframe length on success, < 0 in case of an error
475  */
476 static int decode_subframe_length(WMAProDecodeCtx *s, int offset)
477 {
478     int frame_len_shift = 0;
479     int subframe_len;
480
481     /** no need to read from the bitstream when only one length is possible */
482     if (offset == s->samples_per_frame - s->min_samples_per_subframe)
483         return s->min_samples_per_subframe;
484
485     /** 1 bit indicates if the subframe is of maximum length */
486     if (s->max_subframe_len_bit) {
487         if (get_bits1(&s->gb))
488             frame_len_shift = 1 + get_bits(&s->gb, s->subframe_len_bits-1);
489     } else
490         frame_len_shift = get_bits(&s->gb, s->subframe_len_bits);
491
492     subframe_len = s->samples_per_frame >> frame_len_shift;
493
494     /** sanity check the length */
495     if (subframe_len < s->min_samples_per_subframe ||
496         subframe_len > s->samples_per_frame) {
497         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "broken frame: subframe_len %i\n",
498                subframe_len);
499         return AVERROR_INVALIDDATA;
500     }
501     return subframe_len;
502 }
503
504 /**
505  *@brief Decode how the data in the frame is split into subframes.
506  *       Every WMA frame contains the encoded data for a fixed number of
507  *       samples per channel. The data for every channel might be split
508  *       into several subframes. This function will reconstruct the list of
509  *       subframes for every channel.
510  *
511  *       If the subframes are not evenly split, the algorithm estimates the
512  *       channels with the lowest number of total samples.
513  *       Afterwards, for each of these channels a bit is read from the
514  *       bitstream that indicates if the channel contains a subframe with the
515  *       next subframe size that is going to be read from the bitstream or not.
516  *       If a channel contains such a subframe, the subframe size gets added to
517  *       the channel's subframe list.
518  *       The algorithm repeats these steps until the frame is properly divided
519  *       between the individual channels.
520  *
521  *@param s context
522  *@return 0 on success, < 0 in case of an error
523  */
524 static int decode_tilehdr(WMAProDecodeCtx *s)
525 {
526     uint16_t num_samples[WMAPRO_MAX_CHANNELS] = { 0 };/**< sum of samples for all currently known subframes of a channel */
527     uint8_t  contains_subframe[WMAPRO_MAX_CHANNELS];  /**< flag indicating if a channel contains the current subframe */
528     int channels_for_cur_subframe = s->avctx->channels; /**< number of channels that contain the current subframe */
529     int fixed_channel_layout = 0;                     /**< flag indicating that all channels use the same subframe offsets and sizes */
530     int min_channel_len = 0;                          /**< smallest sum of samples (channels with this length will be processed first) */
531     int c;
532
533     /* Should never consume more than 3073 bits (256 iterations for the
534      * while loop when always the minimum amount of 128 samples is subtracted
535      * from missing samples in the 8 channel case).
536      * 1 + BLOCK_MAX_SIZE * MAX_CHANNELS / BLOCK_MIN_SIZE * (MAX_CHANNELS  + 4)
537      */
538
539     /** reset tiling information */
540     for (c = 0; c < s->avctx->channels; c++)
541         s->channel[c].num_subframes = 0;
542
543     if (s->max_num_subframes == 1 || get_bits1(&s->gb))
544         fixed_channel_layout = 1;
545
546     /** loop until the frame data is split between the subframes */
547     do {
548         int subframe_len;
549
550         /** check which channels contain the subframe */
551         for (c = 0; c < s->avctx->channels; c++) {
552             if (num_samples[c] == min_channel_len) {
553                 if (fixed_channel_layout || channels_for_cur_subframe == 1 ||
554                    (min_channel_len == s->samples_per_frame - s->min_samples_per_subframe))
555                     contains_subframe[c] = 1;
556                 else
557                     contains_subframe[c] = get_bits1(&s->gb);
558             } else
559                 contains_subframe[c] = 0;
560         }
561
562         /** get subframe length, subframe_len == 0 is not allowed */
563         if ((subframe_len = decode_subframe_length(s, min_channel_len)) <= 0)
564             return AVERROR_INVALIDDATA;
565
566         /** add subframes to the individual channels and find new min_channel_len */
567         min_channel_len += subframe_len;
568         for (c = 0; c < s->avctx->channels; c++) {
569             WMAProChannelCtx* chan = &s->channel[c];
570
571             if (contains_subframe[c]) {
572                 if (chan->num_subframes >= MAX_SUBFRAMES) {
573                     av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR,
574                            "broken frame: num subframes > 31\n");
575                     return AVERROR_INVALIDDATA;
576                 }
577                 chan->subframe_len[chan->num_subframes] = subframe_len;
578                 num_samples[c] += subframe_len;
579                 ++chan->num_subframes;
580                 if (num_samples[c] > s->samples_per_frame) {
581                     av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "broken frame: "
582                            "channel len > samples_per_frame\n");
583                     return AVERROR_INVALIDDATA;
584                 }
585             } else if (num_samples[c] <= min_channel_len) {
586                 if (num_samples[c] < min_channel_len) {
587                     channels_for_cur_subframe = 0;
588                     min_channel_len = num_samples[c];
589                 }
590                 ++channels_for_cur_subframe;
591             }
592         }
593     } while (min_channel_len < s->samples_per_frame);
594
595     for (c = 0; c < s->avctx->channels; c++) {
596         int i;
597         int offset = 0;
598         for (i = 0; i < s->channel[c].num_subframes; i++) {
599             av_dlog(s->avctx, "frame[%i] channel[%i] subframe[%i]"
600                     " len %i\n", s->frame_num, c, i,
601                     s->channel[c].subframe_len[i]);
602             s->channel[c].subframe_offset[i] = offset;
603             offset += s->channel[c].subframe_len[i];
604         }
605     }
606
607     return 0;
608 }
609
610 /**
611  *@brief Calculate a decorrelation matrix from the bitstream parameters.
612  *@param s codec context
613  *@param chgroup channel group for which the matrix needs to be calculated
614  */
615 static void decode_decorrelation_matrix(WMAProDecodeCtx *s,
616                                         WMAProChannelGrp *chgroup)
617 {
618     int i;
619     int offset = 0;
620     int8_t rotation_offset[WMAPRO_MAX_CHANNELS * WMAPRO_MAX_CHANNELS];
621     memset(chgroup->decorrelation_matrix, 0, s->avctx->channels *
622            s->avctx->channels * sizeof(*chgroup->decorrelation_matrix));
623
624     for (i = 0; i < chgroup->num_channels * (chgroup->num_channels - 1) >> 1; i++)
625         rotation_offset[i] = get_bits(&s->gb, 6);
626
627     for (i = 0; i < chgroup->num_channels; i++)
628         chgroup->decorrelation_matrix[chgroup->num_channels * i + i] =
629             get_bits1(&s->gb) ? 1.0 : -1.0;
630
631     for (i = 1; i < chgroup->num_channels; i++) {
632         int x;
633         for (x = 0; x < i; x++) {
634             int y;
635             for (y = 0; y < i + 1; y++) {
636                 float v1 = chgroup->decorrelation_matrix[x * chgroup->num_channels + y];
637                 float v2 = chgroup->decorrelation_matrix[i * chgroup->num_channels + y];
638                 int n = rotation_offset[offset + x];
639                 float sinv;
640                 float cosv;
641
642                 if (n < 32) {
643                     sinv = sin64[n];
644                     cosv = sin64[32 - n];
645                 } else {
646                     sinv =  sin64[64 -  n];
647                     cosv = -sin64[n  - 32];
648                 }
649
650                 chgroup->decorrelation_matrix[y + x * chgroup->num_channels] =
651                                                (v1 * sinv) - (v2 * cosv);
652                 chgroup->decorrelation_matrix[y + i * chgroup->num_channels] =
653                                                (v1 * cosv) + (v2 * sinv);
654             }
655         }
656         offset += i;
657     }
658 }
659
660 /**
661  *@brief Decode channel transformation parameters
662  *@param s codec context
663  *@return 0 in case of success, < 0 in case of bitstream errors
664  */
665 static int decode_channel_transform(WMAProDecodeCtx* s)
666 {
667     int i;
668     /* should never consume more than 1921 bits for the 8 channel case
669      * 1 + MAX_CHANNELS * (MAX_CHANNELS + 2 + 3 * MAX_CHANNELS * MAX_CHANNELS
670      * + MAX_CHANNELS + MAX_BANDS + 1)
671      */
672
673     /** in the one channel case channel transforms are pointless */
674     s->num_chgroups = 0;
675     if (s->avctx->channels > 1) {
676         int remaining_channels = s->channels_for_cur_subframe;
677
678         if (get_bits1(&s->gb)) {
679             av_log_ask_for_sample(s->avctx,
680                                   "unsupported channel transform bit\n");
681             return AVERROR_PATCHWELCOME;
682         }
683
684         for (s->num_chgroups = 0; remaining_channels &&
685              s->num_chgroups < s->channels_for_cur_subframe; s->num_chgroups++) {
686             WMAProChannelGrp* chgroup = &s->chgroup[s->num_chgroups];
687             float** channel_data = chgroup->channel_data;
688             chgroup->num_channels = 0;
689             chgroup->transform = 0;
690
691             /** decode channel mask */
692             if (remaining_channels > 2) {
693                 for (i = 0; i < s->channels_for_cur_subframe; i++) {
694                     int channel_idx = s->channel_indexes_for_cur_subframe[i];
695                     if (!s->channel[channel_idx].grouped
696                         && get_bits1(&s->gb)) {
697                         ++chgroup->num_channels;
698                         s->channel[channel_idx].grouped = 1;
699                         *channel_data++ = s->channel[channel_idx].coeffs;
700                     }
701                 }
702             } else {
703                 chgroup->num_channels = remaining_channels;
704                 for (i = 0; i < s->channels_for_cur_subframe; i++) {
705                     int channel_idx = s->channel_indexes_for_cur_subframe[i];
706                     if (!s->channel[channel_idx].grouped)
707                         *channel_data++ = s->channel[channel_idx].coeffs;
708                     s->channel[channel_idx].grouped = 1;
709                 }
710             }
711
712             /** decode transform type */
713             if (chgroup->num_channels == 2) {
714                 if (get_bits1(&s->gb)) {
715                     if (get_bits1(&s->gb)) {
716                         av_log_ask_for_sample(s->avctx,
717                                               "unsupported channel transform type\n");
718                     }
719                 } else {
720                     chgroup->transform = 1;
721                     if (s->avctx->channels == 2) {
722                         chgroup->decorrelation_matrix[0] =  1.0;
723                         chgroup->decorrelation_matrix[1] = -1.0;
724                         chgroup->decorrelation_matrix[2] =  1.0;
725                         chgroup->decorrelation_matrix[3] =  1.0;
726                     } else {
727                         /** cos(pi/4) */
728                         chgroup->decorrelation_matrix[0] =  0.70703125;
729                         chgroup->decorrelation_matrix[1] = -0.70703125;
730                         chgroup->decorrelation_matrix[2] =  0.70703125;
731                         chgroup->decorrelation_matrix[3] =  0.70703125;
732                     }
733                 }
734             } else if (chgroup->num_channels > 2) {
735                 if (get_bits1(&s->gb)) {
736                     chgroup->transform = 1;
737                     if (get_bits1(&s->gb)) {
738                         decode_decorrelation_matrix(s, chgroup);
739                     } else {
740                         /** FIXME: more than 6 coupled channels not supported */
741                         if (chgroup->num_channels > 6) {
742                             av_log_ask_for_sample(s->avctx,
743                                                   "coupled channels > 6\n");
744                         } else {
745                             memcpy(chgroup->decorrelation_matrix,
746                                    default_decorrelation[chgroup->num_channels],
747                                    chgroup->num_channels * chgroup->num_channels *
748                                    sizeof(*chgroup->decorrelation_matrix));
749                         }
750                     }
751                 }
752             }
753
754             /** decode transform on / off */
755             if (chgroup->transform) {
756                 if (!get_bits1(&s->gb)) {
757                     int i;
758                     /** transform can be enabled for individual bands */
759                     for (i = 0; i < s->num_bands; i++) {
760                         chgroup->transform_band[i] = get_bits1(&s->gb);
761                     }
762                 } else {
763                     memset(chgroup->transform_band, 1, s->num_bands);
764                 }
765             }
766             remaining_channels -= chgroup->num_channels;
767         }
768     }
769     return 0;
770 }
771
772 /**
773  *@brief Extract the coefficients from the bitstream.
774  *@param s codec context
775  *@param c current channel number
776  *@return 0 on success, < 0 in case of bitstream errors
777  */
778 static int decode_coeffs(WMAProDecodeCtx *s, int c)
779 {
780     /* Integers 0..15 as single-precision floats.  The table saves a
781        costly int to float conversion, and storing the values as
782        integers allows fast sign-flipping. */
783     static const uint32_t fval_tab[16] = {
784         0x00000000, 0x3f800000, 0x40000000, 0x40400000,
785         0x40800000, 0x40a00000, 0x40c00000, 0x40e00000,
786         0x41000000, 0x41100000, 0x41200000, 0x41300000,
787         0x41400000, 0x41500000, 0x41600000, 0x41700000,
788     };
789     int vlctable;
790     VLC* vlc;
791     WMAProChannelCtx* ci = &s->channel[c];
792     int rl_mode = 0;
793     int cur_coeff = 0;
794     int num_zeros = 0;
795     const uint16_t* run;
796     const float* level;
797
798     av_dlog(s->avctx, "decode coefficients for channel %i\n", c);
799
800     vlctable = get_bits1(&s->gb);
801     vlc = &coef_vlc[vlctable];
802
803     if (vlctable) {
804         run = coef1_run;
805         level = coef1_level;
806     } else {
807         run = coef0_run;
808         level = coef0_level;
809     }
810
811     /** decode vector coefficients (consumes up to 167 bits per iteration for
812       4 vector coded large values) */
813     while ((s->transmit_num_vec_coeffs || !rl_mode) &&
814            (cur_coeff + 3 < ci->num_vec_coeffs)) {
815         uint32_t vals[4];
816         int i;
817         unsigned int idx;
818
819         idx = get_vlc2(&s->gb, vec4_vlc.table, VLCBITS, VEC4MAXDEPTH);
820
821         if (idx == HUFF_VEC4_SIZE - 1) {
822             for (i = 0; i < 4; i += 2) {
823                 idx = get_vlc2(&s->gb, vec2_vlc.table, VLCBITS, VEC2MAXDEPTH);
824                 if (idx == HUFF_VEC2_SIZE - 1) {
825                     uint32_t v0, v1;
826                     v0 = get_vlc2(&s->gb, vec1_vlc.table, VLCBITS, VEC1MAXDEPTH);
827                     if (v0 == HUFF_VEC1_SIZE - 1)
828                         v0 += ff_wma_get_large_val(&s->gb);
829                     v1 = get_vlc2(&s->gb, vec1_vlc.table, VLCBITS, VEC1MAXDEPTH);
830                     if (v1 == HUFF_VEC1_SIZE - 1)
831                         v1 += ff_wma_get_large_val(&s->gb);
832                     vals[i  ] = av_float2int(v0);
833                     vals[i+1] = av_float2int(v1);
834                 } else {
835                     vals[i]   = fval_tab[symbol_to_vec2[idx] >> 4 ];
836                     vals[i+1] = fval_tab[symbol_to_vec2[idx] & 0xF];
837                 }
838             }
839         } else {
840             vals[0] = fval_tab[ symbol_to_vec4[idx] >> 12      ];
841             vals[1] = fval_tab[(symbol_to_vec4[idx] >> 8) & 0xF];
842             vals[2] = fval_tab[(symbol_to_vec4[idx] >> 4) & 0xF];
843             vals[3] = fval_tab[ symbol_to_vec4[idx]       & 0xF];
844         }
845
846         /** decode sign */
847         for (i = 0; i < 4; i++) {
848             if (vals[i]) {
849                 uint32_t sign = get_bits1(&s->gb) - 1;
850                 AV_WN32A(&ci->coeffs[cur_coeff], vals[i] ^ sign << 31);
851                 num_zeros = 0;
852             } else {
853                 ci->coeffs[cur_coeff] = 0;
854                 /** switch to run level mode when subframe_len / 128 zeros
855                     were found in a row */
856                 rl_mode |= (++num_zeros > s->subframe_len >> 8);
857             }
858             ++cur_coeff;
859         }
860     }
861
862     /** decode run level coded coefficients */
863     if (cur_coeff < s->subframe_len) {
864         memset(&ci->coeffs[cur_coeff], 0,
865                sizeof(*ci->coeffs) * (s->subframe_len - cur_coeff));
866         if (ff_wma_run_level_decode(s->avctx, &s->gb, vlc,
867                                     level, run, 1, ci->coeffs,
868                                     cur_coeff, s->subframe_len,
869                                     s->subframe_len, s->esc_len, 0))
870             return AVERROR_INVALIDDATA;
871     }
872
873     return 0;
874 }
875
876 /**
877  *@brief Extract scale factors from the bitstream.
878  *@param s codec context
879  *@return 0 on success, < 0 in case of bitstream errors
880  */
881 static int decode_scale_factors(WMAProDecodeCtx* s)
882 {
883     int i;
884
885     /** should never consume more than 5344 bits
886      *  MAX_CHANNELS * (1 +  MAX_BANDS * 23)
887      */
888
889     for (i = 0; i < s->channels_for_cur_subframe; i++) {
890         int c = s->channel_indexes_for_cur_subframe[i];
891         int* sf;
892         int* sf_end;
893         s->channel[c].scale_factors = s->channel[c].saved_scale_factors[!s->channel[c].scale_factor_idx];
894         sf_end = s->channel[c].scale_factors + s->num_bands;
895
896         /** resample scale factors for the new block size
897          *  as the scale factors might need to be resampled several times
898          *  before some  new values are transmitted, a backup of the last
899          *  transmitted scale factors is kept in saved_scale_factors
900          */
901         if (s->channel[c].reuse_sf) {
902             const int8_t* sf_offsets = s->sf_offsets[s->table_idx][s->channel[c].table_idx];
903             int b;
904             for (b = 0; b < s->num_bands; b++)
905                 s->channel[c].scale_factors[b] =
906                     s->channel[c].saved_scale_factors[s->channel[c].scale_factor_idx][*sf_offsets++];
907         }
908
909         if (!s->channel[c].cur_subframe || get_bits1(&s->gb)) {
910
911             if (!s->channel[c].reuse_sf) {
912                 int val;
913                 /** decode DPCM coded scale factors */
914                 s->channel[c].scale_factor_step = get_bits(&s->gb, 2) + 1;
915                 val = 45 / s->channel[c].scale_factor_step;
916                 for (sf = s->channel[c].scale_factors; sf < sf_end; sf++) {
917                     val += get_vlc2(&s->gb, sf_vlc.table, SCALEVLCBITS, SCALEMAXDEPTH) - 60;
918                     *sf = val;
919                 }
920             } else {
921                 int i;
922                 /** run level decode differences to the resampled factors */
923                 for (i = 0; i < s->num_bands; i++) {
924                     int idx;
925                     int skip;
926                     int val;
927                     int sign;
928
929                     idx = get_vlc2(&s->gb, sf_rl_vlc.table, VLCBITS, SCALERLMAXDEPTH);
930
931                     if (!idx) {
932                         uint32_t code = get_bits(&s->gb, 14);
933                         val  =  code >> 6;
934                         sign = (code & 1) - 1;
935                         skip = (code & 0x3f) >> 1;
936                     } else if (idx == 1) {
937                         break;
938                     } else {
939                         skip = scale_rl_run[idx];
940                         val  = scale_rl_level[idx];
941                         sign = get_bits1(&s->gb)-1;
942                     }
943
944                     i += skip;
945                     if (i >= s->num_bands) {
946                         av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR,
947                                "invalid scale factor coding\n");
948                         return AVERROR_INVALIDDATA;
949                     }
950                     s->channel[c].scale_factors[i] += (val ^ sign) - sign;
951                 }
952             }
953             /** swap buffers */
954             s->channel[c].scale_factor_idx = !s->channel[c].scale_factor_idx;
955             s->channel[c].table_idx = s->table_idx;
956             s->channel[c].reuse_sf  = 1;
957         }
958
959         /** calculate new scale factor maximum */
960         s->channel[c].max_scale_factor = s->channel[c].scale_factors[0];
961         for (sf = s->channel[c].scale_factors + 1; sf < sf_end; sf++) {
962             s->channel[c].max_scale_factor =
963                 FFMAX(s->channel[c].max_scale_factor, *sf);
964         }
965
966     }
967     return 0;
968 }
969
970 /**
971  *@brief Reconstruct the individual channel data.
972  *@param s codec context
973  */
974 static void inverse_channel_transform(WMAProDecodeCtx *s)
975 {
976     int i;
977
978     for (i = 0; i < s->num_chgroups; i++) {
979         if (s->chgroup[i].transform) {
980             float data[WMAPRO_MAX_CHANNELS];
981             const int num_channels = s->chgroup[i].num_channels;
982             float** ch_data = s->chgroup[i].channel_data;
983             float** ch_end = ch_data + num_channels;
984             const int8_t* tb = s->chgroup[i].transform_band;
985             int16_t* sfb;
986
987             /** multichannel decorrelation */
988             for (sfb = s->cur_sfb_offsets;
989                  sfb < s->cur_sfb_offsets + s->num_bands; sfb++) {
990                 int y;
991                 if (*tb++ == 1) {
992                     /** multiply values with the decorrelation_matrix */
993                     for (y = sfb[0]; y < FFMIN(sfb[1], s->subframe_len); y++) {
994                         const float* mat = s->chgroup[i].decorrelation_matrix;
995                         const float* data_end = data + num_channels;
996                         float* data_ptr = data;
997                         float** ch;
998
999                         for (ch = ch_data; ch < ch_end; ch++)
1000                             *data_ptr++ = (*ch)[y];
1001
1002                         for (ch = ch_data; ch < ch_end; ch++) {
1003                             float sum = 0;
1004                             data_ptr = data;
1005                             while (data_ptr < data_end)
1006                                 sum += *data_ptr++ * *mat++;
1007
1008                             (*ch)[y] = sum;
1009                         }
1010                     }
1011                 } else if (s->avctx->channels == 2) {
1012                     int len = FFMIN(sfb[1], s->subframe_len) - sfb[0];
1013                     s->fdsp.vector_fmul_scalar(ch_data[0] + sfb[0],
1014                                                ch_data[0] + sfb[0],
1015                                                181.0 / 128, len);
1016                     s->fdsp.vector_fmul_scalar(ch_data[1] + sfb[0],
1017                                                ch_data[1] + sfb[0],
1018                                                181.0 / 128, len);
1019                 }
1020             }
1021         }
1022     }
1023 }
1024
1025 /**
1026  *@brief Apply sine window and reconstruct the output buffer.
1027  *@param s codec context
1028  */
1029 static void wmapro_window(WMAProDecodeCtx *s)
1030 {
1031     int i;
1032     for (i = 0; i < s->channels_for_cur_subframe; i++) {
1033         int c = s->channel_indexes_for_cur_subframe[i];
1034         float* window;
1035         int winlen = s->channel[c].prev_block_len;
1036         float* start = s->channel[c].coeffs - (winlen >> 1);
1037
1038         if (s->subframe_len < winlen) {
1039             start += (winlen - s->subframe_len) >> 1;
1040             winlen = s->subframe_len;
1041         }
1042
1043         window = s->windows[av_log2(winlen) - WMAPRO_BLOCK_MIN_BITS];
1044
1045         winlen >>= 1;
1046
1047         s->fdsp.vector_fmul_window(start, start, start + winlen,
1048                                    window, winlen);
1049
1050         s->channel[c].prev_block_len = s->subframe_len;
1051     }
1052 }
1053
1054 /**
1055  *@brief Decode a single subframe (block).
1056  *@param s codec context
1057  *@return 0 on success, < 0 when decoding failed
1058  */
1059 static int decode_subframe(WMAProDecodeCtx *s)
1060 {
1061     int offset = s->samples_per_frame;
1062     int subframe_len = s->samples_per_frame;
1063     int i;
1064     int total_samples   = s->samples_per_frame * s->avctx->channels;
1065     int transmit_coeffs = 0;
1066     int cur_subwoofer_cutoff;
1067
1068     s->subframe_offset = get_bits_count(&s->gb);
1069
1070     /** reset channel context and find the next block offset and size
1071         == the next block of the channel with the smallest number of
1072         decoded samples
1073     */
1074     for (i = 0; i < s->avctx->channels; i++) {
1075         s->channel[i].grouped = 0;
1076         if (offset > s->channel[i].decoded_samples) {
1077             offset = s->channel[i].decoded_samples;
1078             subframe_len =
1079                 s->channel[i].subframe_len[s->channel[i].cur_subframe];
1080         }
1081     }
1082
1083     av_dlog(s->avctx,
1084             "processing subframe with offset %i len %i\n", offset, subframe_len);
1085
1086     /** get a list of all channels that contain the estimated block */
1087     s->channels_for_cur_subframe = 0;
1088     for (i = 0; i < s->avctx->channels; i++) {
1089         const int cur_subframe = s->channel[i].cur_subframe;
1090         /** subtract already processed samples */
1091         total_samples -= s->channel[i].decoded_samples;
1092
1093         /** and count if there are multiple subframes that match our profile */
1094         if (offset == s->channel[i].decoded_samples &&
1095             subframe_len == s->channel[i].subframe_len[cur_subframe]) {
1096             total_samples -= s->channel[i].subframe_len[cur_subframe];
1097             s->channel[i].decoded_samples +=
1098                 s->channel[i].subframe_len[cur_subframe];
1099             s->channel_indexes_for_cur_subframe[s->channels_for_cur_subframe] = i;
1100             ++s->channels_for_cur_subframe;
1101         }
1102     }
1103
1104     /** check if the frame will be complete after processing the
1105         estimated block */
1106     if (!total_samples)
1107         s->parsed_all_subframes = 1;
1108
1109
1110     av_dlog(s->avctx, "subframe is part of %i channels\n",
1111             s->channels_for_cur_subframe);
1112
1113     /** calculate number of scale factor bands and their offsets */
1114     s->table_idx         = av_log2(s->samples_per_frame/subframe_len);
1115     s->num_bands         = s->num_sfb[s->table_idx];
1116     s->cur_sfb_offsets   = s->sfb_offsets[s->table_idx];
1117     cur_subwoofer_cutoff = s->subwoofer_cutoffs[s->table_idx];
1118
1119     /** configure the decoder for the current subframe */
1120     for (i = 0; i < s->channels_for_cur_subframe; i++) {
1121         int c = s->channel_indexes_for_cur_subframe[i];
1122
1123         s->channel[c].coeffs = &s->channel[c].out[(s->samples_per_frame >> 1)
1124                                                   + offset];
1125     }
1126
1127     s->subframe_len = subframe_len;
1128     s->esc_len = av_log2(s->subframe_len - 1) + 1;
1129
1130     /** skip extended header if any */
1131     if (get_bits1(&s->gb)) {
1132         int num_fill_bits;
1133         if (!(num_fill_bits = get_bits(&s->gb, 2))) {
1134             int len = get_bits(&s->gb, 4);
1135             num_fill_bits = get_bits(&s->gb, len) + 1;
1136         }
1137
1138         if (num_fill_bits >= 0) {
1139             if (get_bits_count(&s->gb) + num_fill_bits > s->num_saved_bits) {
1140                 av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid number of fill bits\n");
1141                 return AVERROR_INVALIDDATA;
1142             }
1143
1144             skip_bits_long(&s->gb, num_fill_bits);
1145         }
1146     }
1147
1148     /** no idea for what the following bit is used */
1149     if (get_bits1(&s->gb)) {
1150         av_log_ask_for_sample(s->avctx, "reserved bit set\n");
1151         return AVERROR_PATCHWELCOME;
1152     }
1153
1154
1155     if (decode_channel_transform(s) < 0)
1156         return AVERROR_INVALIDDATA;
1157
1158
1159     for (i = 0; i < s->channels_for_cur_subframe; i++) {
1160         int c = s->channel_indexes_for_cur_subframe[i];
1161         if ((s->channel[c].transmit_coefs = get_bits1(&s->gb)))
1162             transmit_coeffs = 1;
1163     }
1164
1165     if (transmit_coeffs) {
1166         int step;
1167         int quant_step = 90 * s->bits_per_sample >> 4;
1168
1169         /** decode number of vector coded coefficients */
1170         if ((s->transmit_num_vec_coeffs = get_bits1(&s->gb))) {
1171             int num_bits = av_log2((s->subframe_len + 3)/4) + 1;
1172             for (i = 0; i < s->channels_for_cur_subframe; i++) {
1173                 int c = s->channel_indexes_for_cur_subframe[i];
1174                 int num_vec_coeffs = get_bits(&s->gb, num_bits) << 2;
1175                 if (num_vec_coeffs > WMAPRO_BLOCK_MAX_SIZE) {
1176                     av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "num_vec_coeffs %d is too large\n", num_vec_coeffs);
1177                     return AVERROR_INVALIDDATA;
1178                 }
1179                 s->channel[c].num_vec_coeffs = num_vec_coeffs;
1180             }
1181         } else {
1182             for (i = 0; i < s->channels_for_cur_subframe; i++) {
1183                 int c = s->channel_indexes_for_cur_subframe[i];
1184                 s->channel[c].num_vec_coeffs = s->subframe_len;
1185             }
1186         }
1187         /** decode quantization step */
1188         step = get_sbits(&s->gb, 6);
1189         quant_step += step;
1190         if (step == -32 || step == 31) {
1191             const int sign = (step == 31) - 1;
1192             int quant = 0;
1193             while (get_bits_count(&s->gb) + 5 < s->num_saved_bits &&
1194                    (step = get_bits(&s->gb, 5)) == 31) {
1195                 quant += 31;
1196             }
1197             quant_step += ((quant + step) ^ sign) - sign;
1198         }
1199         if (quant_step < 0) {
1200             av_log(s->avctx, AV_LOG_DEBUG, "negative quant step\n");
1201         }
1202
1203         /** decode quantization step modifiers for every channel */
1204
1205         if (s->channels_for_cur_subframe == 1) {
1206             s->channel[s->channel_indexes_for_cur_subframe[0]].quant_step = quant_step;
1207         } else {
1208             int modifier_len = get_bits(&s->gb, 3);
1209             for (i = 0; i < s->channels_for_cur_subframe; i++) {
1210                 int c = s->channel_indexes_for_cur_subframe[i];
1211                 s->channel[c].quant_step = quant_step;
1212                 if (get_bits1(&s->gb)) {
1213                     if (modifier_len) {
1214                         s->channel[c].quant_step += get_bits(&s->gb, modifier_len) + 1;
1215                     } else
1216                         ++s->channel[c].quant_step;
1217                 }
1218             }
1219         }
1220
1221         /** decode scale factors */
1222         if (decode_scale_factors(s) < 0)
1223             return AVERROR_INVALIDDATA;
1224     }
1225
1226     av_dlog(s->avctx, "BITSTREAM: subframe header length was %i\n",
1227             get_bits_count(&s->gb) - s->subframe_offset);
1228
1229     /** parse coefficients */
1230     for (i = 0; i < s->channels_for_cur_subframe; i++) {
1231         int c = s->channel_indexes_for_cur_subframe[i];
1232         if (s->channel[c].transmit_coefs &&
1233             get_bits_count(&s->gb) < s->num_saved_bits) {
1234             decode_coeffs(s, c);
1235         } else
1236             memset(s->channel[c].coeffs, 0,
1237                    sizeof(*s->channel[c].coeffs) * subframe_len);
1238     }
1239
1240     av_dlog(s->avctx, "BITSTREAM: subframe length was %i\n",
1241             get_bits_count(&s->gb) - s->subframe_offset);
1242
1243     if (transmit_coeffs) {
1244         FFTContext *mdct = &s->mdct_ctx[av_log2(subframe_len) - WMAPRO_BLOCK_MIN_BITS];
1245         /** reconstruct the per channel data */
1246         inverse_channel_transform(s);
1247         for (i = 0; i < s->channels_for_cur_subframe; i++) {
1248             int c = s->channel_indexes_for_cur_subframe[i];
1249             const int* sf = s->channel[c].scale_factors;
1250             int b;
1251
1252             if (c == s->lfe_channel)
1253                 memset(&s->tmp[cur_subwoofer_cutoff], 0, sizeof(*s->tmp) *
1254                        (subframe_len - cur_subwoofer_cutoff));
1255
1256             /** inverse quantization and rescaling */
1257             for (b = 0; b < s->num_bands; b++) {
1258                 const int end = FFMIN(s->cur_sfb_offsets[b+1], s->subframe_len);
1259                 const int exp = s->channel[c].quant_step -
1260                             (s->channel[c].max_scale_factor - *sf++) *
1261                             s->channel[c].scale_factor_step;
1262                 const float quant = pow(10.0, exp / 20.0);
1263                 int start = s->cur_sfb_offsets[b];
1264                 s->fdsp.vector_fmul_scalar(s->tmp + start,
1265                                            s->channel[c].coeffs + start,
1266                                            quant, end - start);
1267             }
1268
1269             /** apply imdct (imdct_half == DCTIV with reverse) */
1270             mdct->imdct_half(mdct, s->channel[c].coeffs, s->tmp);
1271         }
1272     }
1273
1274     /** window and overlapp-add */
1275     wmapro_window(s);
1276
1277     /** handled one subframe */
1278     for (i = 0; i < s->channels_for_cur_subframe; i++) {
1279         int c = s->channel_indexes_for_cur_subframe[i];
1280         if (s->channel[c].cur_subframe >= s->channel[c].num_subframes) {
1281             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR, "broken subframe\n");
1282             return AVERROR_INVALIDDATA;
1283         }
1284         ++s->channel[c].cur_subframe;
1285     }
1286
1287     return 0;
1288 }
1289
1290 /**
1291  *@brief Decode one WMA frame.
1292  *@param s codec context
1293  *@return 0 if the trailer bit indicates that this is the last frame,
1294  *        1 if there are additional frames
1295  */
1296 static int decode_frame(WMAProDecodeCtx *s, int *got_frame_ptr)
1297 {
1298     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
1299     GetBitContext* gb = &s->gb;
1300     int more_frames = 0;
1301     int len = 0;
1302     int i, ret;
1303
1304     /** get frame length */
1305     if (s->len_prefix)
1306         len = get_bits(gb, s->log2_frame_size);
1307
1308     av_dlog(s->avctx, "decoding frame with length %x\n", len);
1309
1310     /** decode tile information */
1311     if (decode_tilehdr(s)) {
1312         s->packet_loss = 1;
1313         return 0;
1314     }
1315
1316     /** read postproc transform */
1317     if (s->avctx->channels > 1 && get_bits1(gb)) {
1318         if (get_bits1(gb)) {
1319             for (i = 0; i < avctx->channels * avctx->channels; i++)
1320                 skip_bits(gb, 4);
1321         }
1322     }
1323
1324     /** read drc info */
1325     if (s->dynamic_range_compression) {
1326         s->drc_gain = get_bits(gb, 8);
1327         av_dlog(s->avctx, "drc_gain %i\n", s->drc_gain);
1328     }
1329
1330     /** no idea what these are for, might be the number of samples
1331         that need to be skipped at the beginning or end of a stream */
1332     if (get_bits1(gb)) {
1333         int av_unused skip;
1334
1335         /** usually true for the first frame */
1336         if (get_bits1(gb)) {
1337             skip = get_bits(gb, av_log2(s->samples_per_frame * 2));
1338             av_dlog(s->avctx, "start skip: %i\n", skip);
1339         }
1340
1341         /** sometimes true for the last frame */
1342         if (get_bits1(gb)) {
1343             skip = get_bits(gb, av_log2(s->samples_per_frame * 2));
1344             av_dlog(s->avctx, "end skip: %i\n", skip);
1345         }
1346
1347     }
1348
1349     av_dlog(s->avctx, "BITSTREAM: frame header length was %i\n",
1350             get_bits_count(gb) - s->frame_offset);
1351
1352     /** reset subframe states */
1353     s->parsed_all_subframes = 0;
1354     for (i = 0; i < avctx->channels; i++) {
1355         s->channel[i].decoded_samples = 0;
1356         s->channel[i].cur_subframe    = 0;
1357         s->channel[i].reuse_sf        = 0;
1358     }
1359
1360     /** decode all subframes */
1361     while (!s->parsed_all_subframes) {
1362         if (decode_subframe(s) < 0) {
1363             s->packet_loss = 1;
1364             return 0;
1365         }
1366     }
1367
1368     /* get output buffer */
1369     s->frame.nb_samples = s->samples_per_frame;
1370     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
1371         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
1372         s->packet_loss = 1;
1373         return 0;
1374     }
1375
1376     /** copy samples to the output buffer */
1377     for (i = 0; i < avctx->channels; i++)
1378         memcpy(s->frame.extended_data[i], s->channel[i].out,
1379                s->samples_per_frame * sizeof(*s->channel[i].out));
1380
1381     for (i = 0; i < avctx->channels; i++) {
1382         /** reuse second half of the IMDCT output for the next frame */
1383         memcpy(&s->channel[i].out[0],
1384                &s->channel[i].out[s->samples_per_frame],
1385                s->samples_per_frame * sizeof(*s->channel[i].out) >> 1);
1386     }
1387
1388     if (s->skip_frame) {
1389         s->skip_frame = 0;
1390         *got_frame_ptr = 0;
1391     } else {
1392         *got_frame_ptr = 1;
1393     }
1394
1395     if (s->len_prefix) {
1396         if (len != (get_bits_count(gb) - s->frame_offset) + 2) {
1397             /** FIXME: not sure if this is always an error */
1398             av_log(s->avctx, AV_LOG_ERROR,
1399                    "frame[%i] would have to skip %i bits\n", s->frame_num,
1400                    len - (get_bits_count(gb) - s->frame_offset) - 1);
1401             s->packet_loss = 1;
1402             return 0;
1403         }
1404
1405         /** skip the rest of the frame data */
1406         skip_bits_long(gb, len - (get_bits_count(gb) - s->frame_offset) - 1);
1407     } else {
1408         while (get_bits_count(gb) < s->num_saved_bits && get_bits1(gb) == 0) {
1409         }
1410     }
1411
1412     /** decode trailer bit */
1413     more_frames = get_bits1(gb);
1414
1415     ++s->frame_num;
1416     return more_frames;
1417 }
1418
1419 /**
1420  *@brief Calculate remaining input buffer length.
1421  *@param s codec context
1422  *@param gb bitstream reader context
1423  *@return remaining size in bits
1424  */
1425 static int remaining_bits(WMAProDecodeCtx *s, GetBitContext *gb)
1426 {
1427     return s->buf_bit_size - get_bits_count(gb);
1428 }
1429
1430 /**
1431  *@brief Fill the bit reservoir with a (partial) frame.
1432  *@param s codec context
1433  *@param gb bitstream reader context
1434  *@param len length of the partial frame
1435  *@param append decides whether to reset the buffer or not
1436  */
1437 static void save_bits(WMAProDecodeCtx *s, GetBitContext* gb, int len,
1438                       int append)
1439 {
1440     int buflen;
1441
1442     /** when the frame data does not need to be concatenated, the input buffer
1443         is resetted and additional bits from the previous frame are copyed
1444         and skipped later so that a fast byte copy is possible */
1445
1446     if (!append) {
1447         s->frame_offset = get_bits_count(gb) & 7;
1448         s->num_saved_bits = s->frame_offset;
1449         init_put_bits(&s->pb, s->frame_data, MAX_FRAMESIZE);
1450     }
1451
1452     buflen = (s->num_saved_bits + len + 8) >> 3;
1453
1454     if (len <= 0 || buflen > MAX_FRAMESIZE) {
1455         av_log_ask_for_sample(s->avctx, "input buffer too small\n");
1456         s->packet_loss = 1;
1457         return;
1458     }
1459
1460     s->num_saved_bits += len;
1461     if (!append) {
1462         avpriv_copy_bits(&s->pb, gb->buffer + (get_bits_count(gb) >> 3),
1463                      s->num_saved_bits);
1464     } else {
1465         int align = 8 - (get_bits_count(gb) & 7);
1466         align = FFMIN(align, len);
1467         put_bits(&s->pb, align, get_bits(gb, align));
1468         len -= align;
1469         avpriv_copy_bits(&s->pb, gb->buffer + (get_bits_count(gb) >> 3), len);
1470     }
1471     skip_bits_long(gb, len);
1472
1473     {
1474         PutBitContext tmp = s->pb;
1475         flush_put_bits(&tmp);
1476     }
1477
1478     init_get_bits(&s->gb, s->frame_data, s->num_saved_bits);
1479     skip_bits(&s->gb, s->frame_offset);
1480 }
1481
1482 /**
1483  *@brief Decode a single WMA packet.
1484  *@param avctx codec context
1485  *@param data the output buffer
1486  *@param avpkt input packet
1487  *@return number of bytes that were read from the input buffer
1488  */
1489 static int decode_packet(AVCodecContext *avctx, void *data,
1490                          int *got_frame_ptr, AVPacket* avpkt)
1491 {
1492     WMAProDecodeCtx *s = avctx->priv_data;
1493     GetBitContext* gb  = &s->pgb;
1494     const uint8_t* buf = avpkt->data;
1495     int buf_size       = avpkt->size;
1496     int num_bits_prev_frame;
1497     int packet_sequence_number;
1498
1499     *got_frame_ptr = 0;
1500
1501     if (s->packet_done || s->packet_loss) {
1502         s->packet_done = 0;
1503
1504         /** sanity check for the buffer length */
1505         if (buf_size < avctx->block_align)
1506             return 0;
1507
1508         s->next_packet_start = buf_size - avctx->block_align;
1509         buf_size = avctx->block_align;
1510         s->buf_bit_size = buf_size << 3;
1511
1512         /** parse packet header */
1513         init_get_bits(gb, buf, s->buf_bit_size);
1514         packet_sequence_number = get_bits(gb, 4);
1515         skip_bits(gb, 2);
1516
1517         /** get number of bits that need to be added to the previous frame */
1518         num_bits_prev_frame = get_bits(gb, s->log2_frame_size);
1519         av_dlog(avctx, "packet[%d]: nbpf %x\n", avctx->frame_number,
1520                 num_bits_prev_frame);
1521
1522         /** check for packet loss */
1523         if (!s->packet_loss &&
1524             ((s->packet_sequence_number + 1) & 0xF) != packet_sequence_number) {
1525             s->packet_loss = 1;
1526             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet loss detected! seq %x vs %x\n",
1527                    s->packet_sequence_number, packet_sequence_number);
1528         }
1529         s->packet_sequence_number = packet_sequence_number;
1530
1531         if (num_bits_prev_frame > 0) {
1532             int remaining_packet_bits = s->buf_bit_size - get_bits_count(gb);
1533             if (num_bits_prev_frame >= remaining_packet_bits) {
1534                 num_bits_prev_frame = remaining_packet_bits;
1535                 s->packet_done = 1;
1536             }
1537
1538             /** append the previous frame data to the remaining data from the
1539                 previous packet to create a full frame */
1540             save_bits(s, gb, num_bits_prev_frame, 1);
1541             av_dlog(avctx, "accumulated %x bits of frame data\n",
1542                     s->num_saved_bits - s->frame_offset);
1543
1544             /** decode the cross packet frame if it is valid */
1545             if (!s->packet_loss)
1546                 decode_frame(s, got_frame_ptr);
1547         } else if (s->num_saved_bits - s->frame_offset) {
1548             av_dlog(avctx, "ignoring %x previously saved bits\n",
1549                     s->num_saved_bits - s->frame_offset);
1550         }
1551
1552         if (s->packet_loss) {
1553             /** reset number of saved bits so that the decoder
1554                 does not start to decode incomplete frames in the
1555                 s->len_prefix == 0 case */
1556             s->num_saved_bits = 0;
1557             s->packet_loss = 0;
1558         }
1559
1560     } else {
1561         int frame_size;
1562         s->buf_bit_size = (avpkt->size - s->next_packet_start) << 3;
1563         init_get_bits(gb, avpkt->data, s->buf_bit_size);
1564         skip_bits(gb, s->packet_offset);
1565         if (s->len_prefix && remaining_bits(s, gb) > s->log2_frame_size &&
1566             (frame_size = show_bits(gb, s->log2_frame_size)) &&
1567             frame_size <= remaining_bits(s, gb)) {
1568             save_bits(s, gb, frame_size, 0);
1569             s->packet_done = !decode_frame(s, got_frame_ptr);
1570         } else if (!s->len_prefix
1571                    && s->num_saved_bits > get_bits_count(&s->gb)) {
1572             /** when the frames do not have a length prefix, we don't know
1573                 the compressed length of the individual frames
1574                 however, we know what part of a new packet belongs to the
1575                 previous frame
1576                 therefore we save the incoming packet first, then we append
1577                 the "previous frame" data from the next packet so that
1578                 we get a buffer that only contains full frames */
1579             s->packet_done = !decode_frame(s, got_frame_ptr);
1580         } else
1581             s->packet_done = 1;
1582     }
1583
1584     if (s->packet_done && !s->packet_loss &&
1585         remaining_bits(s, gb) > 0) {
1586         /** save the rest of the data so that it can be decoded
1587             with the next packet */
1588         save_bits(s, gb, remaining_bits(s, gb), 0);
1589     }
1590
1591     s->packet_offset = get_bits_count(gb) & 7;
1592     if (s->packet_loss)
1593         return AVERROR_INVALIDDATA;
1594
1595     if (*got_frame_ptr)
1596         *(AVFrame *)data = s->frame;
1597
1598     return get_bits_count(gb) >> 3;
1599 }
1600
1601 /**
1602  *@brief Clear decoder buffers (for seeking).
1603  *@param avctx codec context
1604  */
1605 static void flush(AVCodecContext *avctx)
1606 {
1607     WMAProDecodeCtx *s = avctx->priv_data;
1608     int i;
1609     /** reset output buffer as a part of it is used during the windowing of a
1610         new frame */
1611     for (i = 0; i < avctx->channels; i++)
1612         memset(s->channel[i].out, 0, s->samples_per_frame *
1613                sizeof(*s->channel[i].out));
1614     s->packet_loss = 1;
1615 }
1616
1617
1618 /**
1619  *@brief wmapro decoder
1620  */
1621 AVCodec ff_wmapro_decoder = {
1622     .name           = "wmapro",
1623     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1624     .id             = AV_CODEC_ID_WMAPRO,
1625     .priv_data_size = sizeof(WMAProDecodeCtx),
1626     .init           = decode_init,
1627     .close          = decode_end,
1628     .decode         = decode_packet,
1629     .capabilities   = CODEC_CAP_SUBFRAMES | CODEC_CAP_DR1,
1630     .flush          = flush,
1631     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Windows Media Audio 9 Professional"),
1632     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_FLTP,
1633                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1634 };