Merge commit 'c33c1fa8af2b2e82418a06901b6ad17b3d61b73e'
[ffmpeg.git] / libavcodec / takdec.c
1 /*
2  * TAK decoder
3  * Copyright (c) 2012 Paul B Mahol
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 /**
23  * @file
24  * TAK (Tom's lossless Audio Kompressor) decoder
25  * @author Paul B Mahol
26  */
27
28 #include "libavutil/internal.h"
29 #include "libavutil/samplefmt.h"
30 #include "tak.h"
31 #include "takdsp.h"
32 #include "audiodsp.h"
33 #include "thread.h"
34 #include "avcodec.h"
35 #include "internal.h"
36 #include "unary.h"
37
38 #define MAX_SUBFRAMES     8                         ///< max number of subframes per channel
39 #define MAX_PREDICTORS  256
40
41 typedef struct MCDParam {
42     int8_t present;                                 ///< decorrelation parameter availability for this channel
43     int8_t index;                                   ///< index into array of decorrelation types
44     int8_t chan1;
45     int8_t chan2;
46 } MCDParam;
47
48 typedef struct TAKDecContext {
49     AVCodecContext *avctx;                          ///< parent AVCodecContext
50     AudioDSPContext adsp;
51     TAKDSPContext   tdsp;
52     TAKStreamInfo   ti;
53     GetBitContext   gb;                             ///< bitstream reader initialized to start at the current frame
54
55     int             uval;
56     int             nb_samples;                     ///< number of samples in the current frame
57     uint8_t        *decode_buffer;
58     unsigned int    decode_buffer_size;
59     int32_t        *decoded[TAK_MAX_CHANNELS];      ///< decoded samples for each channel
60
61     int8_t          lpc_mode[TAK_MAX_CHANNELS];
62     int8_t          sample_shift[TAK_MAX_CHANNELS]; ///< shift applied to every sample in the channel
63     int16_t         predictors[MAX_PREDICTORS];
64     int             nb_subframes;                   ///< number of subframes in the current frame
65     int16_t         subframe_len[MAX_SUBFRAMES];    ///< subframe length in samples
66     int             subframe_scale;
67
68     int8_t          dmode;                          ///< channel decorrelation type in the current frame
69
70     MCDParam        mcdparams[TAK_MAX_CHANNELS];    ///< multichannel decorrelation parameters
71
72     int8_t          coding_mode[128];
73     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, filter)[MAX_PREDICTORS];
74     DECLARE_ALIGNED(16, int16_t, residues)[544];
75 } TAKDecContext;
76
77 static const int8_t mc_dmodes[] = { 1, 3, 4, 6, };
78
79 static const uint16_t predictor_sizes[] = {
80     4, 8, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 80, 96, 128, 160, 192, 224, 256, 0,
81 };
82
83 static const struct CParam {
84     int init;
85     int escape;
86     int scale;
87     int aescape;
88     int bias;
89 } xcodes[50] = {
90     { 0x01, 0x0000001, 0x0000001, 0x0000003, 0x0000008 },
91     { 0x02, 0x0000003, 0x0000001, 0x0000007, 0x0000006 },
92     { 0x03, 0x0000005, 0x0000002, 0x000000E, 0x000000D },
93     { 0x03, 0x0000003, 0x0000003, 0x000000D, 0x0000018 },
94     { 0x04, 0x000000B, 0x0000004, 0x000001C, 0x0000019 },
95     { 0x04, 0x0000006, 0x0000006, 0x000001A, 0x0000030 },
96     { 0x05, 0x0000016, 0x0000008, 0x0000038, 0x0000032 },
97     { 0x05, 0x000000C, 0x000000C, 0x0000034, 0x0000060 },
98     { 0x06, 0x000002C, 0x0000010, 0x0000070, 0x0000064 },
99     { 0x06, 0x0000018, 0x0000018, 0x0000068, 0x00000C0 },
100     { 0x07, 0x0000058, 0x0000020, 0x00000E0, 0x00000C8 },
101     { 0x07, 0x0000030, 0x0000030, 0x00000D0, 0x0000180 },
102     { 0x08, 0x00000B0, 0x0000040, 0x00001C0, 0x0000190 },
103     { 0x08, 0x0000060, 0x0000060, 0x00001A0, 0x0000300 },
104     { 0x09, 0x0000160, 0x0000080, 0x0000380, 0x0000320 },
105     { 0x09, 0x00000C0, 0x00000C0, 0x0000340, 0x0000600 },
106     { 0x0A, 0x00002C0, 0x0000100, 0x0000700, 0x0000640 },
107     { 0x0A, 0x0000180, 0x0000180, 0x0000680, 0x0000C00 },
108     { 0x0B, 0x0000580, 0x0000200, 0x0000E00, 0x0000C80 },
109     { 0x0B, 0x0000300, 0x0000300, 0x0000D00, 0x0001800 },
110     { 0x0C, 0x0000B00, 0x0000400, 0x0001C00, 0x0001900 },
111     { 0x0C, 0x0000600, 0x0000600, 0x0001A00, 0x0003000 },
112     { 0x0D, 0x0001600, 0x0000800, 0x0003800, 0x0003200 },
113     { 0x0D, 0x0000C00, 0x0000C00, 0x0003400, 0x0006000 },
114     { 0x0E, 0x0002C00, 0x0001000, 0x0007000, 0x0006400 },
115     { 0x0E, 0x0001800, 0x0001800, 0x0006800, 0x000C000 },
116     { 0x0F, 0x0005800, 0x0002000, 0x000E000, 0x000C800 },
117     { 0x0F, 0x0003000, 0x0003000, 0x000D000, 0x0018000 },
118     { 0x10, 0x000B000, 0x0004000, 0x001C000, 0x0019000 },
119     { 0x10, 0x0006000, 0x0006000, 0x001A000, 0x0030000 },
120     { 0x11, 0x0016000, 0x0008000, 0x0038000, 0x0032000 },
121     { 0x11, 0x000C000, 0x000C000, 0x0034000, 0x0060000 },
122     { 0x12, 0x002C000, 0x0010000, 0x0070000, 0x0064000 },
123     { 0x12, 0x0018000, 0x0018000, 0x0068000, 0x00C0000 },
124     { 0x13, 0x0058000, 0x0020000, 0x00E0000, 0x00C8000 },
125     { 0x13, 0x0030000, 0x0030000, 0x00D0000, 0x0180000 },
126     { 0x14, 0x00B0000, 0x0040000, 0x01C0000, 0x0190000 },
127     { 0x14, 0x0060000, 0x0060000, 0x01A0000, 0x0300000 },
128     { 0x15, 0x0160000, 0x0080000, 0x0380000, 0x0320000 },
129     { 0x15, 0x00C0000, 0x00C0000, 0x0340000, 0x0600000 },
130     { 0x16, 0x02C0000, 0x0100000, 0x0700000, 0x0640000 },
131     { 0x16, 0x0180000, 0x0180000, 0x0680000, 0x0C00000 },
132     { 0x17, 0x0580000, 0x0200000, 0x0E00000, 0x0C80000 },
133     { 0x17, 0x0300000, 0x0300000, 0x0D00000, 0x1800000 },
134     { 0x18, 0x0B00000, 0x0400000, 0x1C00000, 0x1900000 },
135     { 0x18, 0x0600000, 0x0600000, 0x1A00000, 0x3000000 },
136     { 0x19, 0x1600000, 0x0800000, 0x3800000, 0x3200000 },
137     { 0x19, 0x0C00000, 0x0C00000, 0x3400000, 0x6000000 },
138     { 0x1A, 0x2C00000, 0x1000000, 0x7000000, 0x6400000 },
139     { 0x1A, 0x1800000, 0x1800000, 0x6800000, 0xC000000 },
140 };
141
142 static int set_bps_params(AVCodecContext *avctx)
143 {
144     switch (avctx->bits_per_raw_sample) {
145     case 8:
146         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_U8P;
147         break;
148     case 16:
149         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16P;
150         break;
151     case 24:
152         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32P;
153         break;
154     default:
155         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "invalid/unsupported bits per sample: %d\n",
156                avctx->bits_per_raw_sample);
157         return AVERROR_INVALIDDATA;
158     }
159
160     return 0;
161 }
162
163 static void set_sample_rate_params(AVCodecContext *avctx)
164 {
165     TAKDecContext *s  = avctx->priv_data;
166     int shift         = 3 - (avctx->sample_rate / 11025);
167     shift             = FFMAX(0, shift);
168     s->uval           = FFALIGN(avctx->sample_rate + 511 >> 9, 4) << shift;
169     s->subframe_scale = FFALIGN(avctx->sample_rate + 511 >> 9, 4) << 1;
170 }
171
172 static av_cold int tak_decode_init(AVCodecContext *avctx)
173 {
174     TAKDecContext *s = avctx->priv_data;
175
176     ff_audiodsp_init(&s->adsp);
177     ff_takdsp_init(&s->tdsp);
178
179     s->avctx = avctx;
180     avctx->bits_per_raw_sample = avctx->bits_per_coded_sample;
181
182     set_sample_rate_params(avctx);
183
184     return set_bps_params(avctx);
185 }
186
187 static void decode_lpc(int32_t *coeffs, int mode, int length)
188 {
189     int i;
190
191     if (length < 2)
192         return;
193
194     if (mode == 1) {
195         int a1 = *coeffs++;
196         for (i = 0; i < length - 1 >> 1; i++) {
197             *coeffs   += a1;
198             coeffs[1] += *coeffs;
199             a1         = coeffs[1];
200             coeffs    += 2;
201         }
202         if (length - 1 & 1)
203             *coeffs += a1;
204     } else if (mode == 2) {
205         int a1    = coeffs[1];
206         int a2    = a1 + *coeffs;
207         coeffs[1] = a2;
208         if (length > 2) {
209             coeffs += 2;
210             for (i = 0; i < length - 2 >> 1; i++) {
211                 int a3    = *coeffs + a1;
212                 int a4    = a3 + a2;
213                 *coeffs   = a4;
214                 a1        = coeffs[1] + a3;
215                 a2        = a1 + a4;
216                 coeffs[1] = a2;
217                 coeffs   += 2;
218             }
219             if (length & 1)
220                 *coeffs += a1 + a2;
221         }
222     } else if (mode == 3) {
223         int a1    = coeffs[1];
224         int a2    = a1 + *coeffs;
225         coeffs[1] = a2;
226         if (length > 2) {
227             int a3  = coeffs[2];
228             int a4  = a3 + a1;
229             int a5  = a4 + a2;
230             coeffs += 3;
231             for (i = 0; i < length - 3; i++) {
232                 a3     += *coeffs;
233                 a4     += a3;
234                 a5     += a4;
235                 *coeffs = a5;
236                 coeffs++;
237             }
238         }
239     }
240 }
241
242 static int decode_segment(TAKDecContext *s, int8_t mode, int32_t *decoded, int len)
243 {
244     struct CParam code;
245     GetBitContext *gb = &s->gb;
246     int i;
247
248     if (!mode) {
249         memset(decoded, 0, len * sizeof(*decoded));
250         return 0;
251     }
252
253     if (mode > FF_ARRAY_ELEMS(xcodes))
254         return AVERROR_INVALIDDATA;
255     code = xcodes[mode - 1];
256
257     for (i = 0; i < len; i++) {
258         int x = get_bits_long(gb, code.init);
259         if (x >= code.escape && get_bits1(gb)) {
260             x |= 1 << code.init;
261             if (x >= code.aescape) {
262                 int scale = get_unary(gb, 1, 9);
263                 if (scale == 9) {
264                     int scale_bits = get_bits(gb, 3);
265                     if (scale_bits > 0) {
266                         if (scale_bits == 7) {
267                             scale_bits += get_bits(gb, 5);
268                             if (scale_bits > 29)
269                                 return AVERROR_INVALIDDATA;
270                         }
271                         scale = get_bits_long(gb, scale_bits) + 1;
272                         x    += code.scale * scale;
273                     }
274                     x += code.bias;
275                 } else
276                     x += code.scale * scale - code.escape;
277             } else
278                 x -= code.escape;
279         }
280         decoded[i] = (x >> 1) ^ -(x & 1);
281     }
282
283     return 0;
284 }
285
286 static int decode_residues(TAKDecContext *s, int32_t *decoded, int length)
287 {
288     GetBitContext *gb = &s->gb;
289     int i, mode, ret;
290
291     if (length > s->nb_samples)
292         return AVERROR_INVALIDDATA;
293
294     if (get_bits1(gb)) {
295         int wlength, rval;
296
297         wlength = length / s->uval;
298
299         rval = length - (wlength * s->uval);
300
301         if (rval < s->uval / 2)
302             rval += s->uval;
303         else
304             wlength++;
305
306         if (wlength <= 1 || wlength > 128)
307             return AVERROR_INVALIDDATA;
308
309         s->coding_mode[0] = mode = get_bits(gb, 6);
310
311         for (i = 1; i < wlength; i++) {
312             int c = get_unary(gb, 1, 6);
313
314             switch (c) {
315             case 6:
316                 mode = get_bits(gb, 6);
317                 break;
318             case 5:
319             case 4:
320             case 3: {
321                 /* mode += sign ? (1 - c) : (c - 1) */
322                 int sign = get_bits1(gb);
323                 mode    += (-sign ^ (c - 1)) + sign;
324                 break;
325             }
326             case 2:
327                 mode++;
328                 break;
329             case 1:
330                 mode--;
331                 break;
332             }
333             s->coding_mode[i] = mode;
334         }
335
336         i = 0;
337         while (i < wlength) {
338             int len = 0;
339
340             mode = s->coding_mode[i];
341             do {
342                 if (i >= wlength - 1)
343                     len += rval;
344                 else
345                     len += s->uval;
346                 i++;
347
348                 if (i == wlength)
349                     break;
350             } while (s->coding_mode[i] == mode);
351
352             if ((ret = decode_segment(s, mode, decoded, len)) < 0)
353                 return ret;
354             decoded += len;
355         }
356     } else {
357         mode = get_bits(gb, 6);
358         if ((ret = decode_segment(s, mode, decoded, length)) < 0)
359             return ret;
360     }
361
362     return 0;
363 }
364
365 static int get_bits_esc4(GetBitContext *gb)
366 {
367     if (get_bits1(gb))
368         return get_bits(gb, 4) + 1;
369     else
370         return 0;
371 }
372
373 static int decode_subframe(TAKDecContext *s, int32_t *decoded,
374                            int subframe_size, int prev_subframe_size)
375 {
376     GetBitContext *gb = &s->gb;
377     int x, y, i, j, ret = 0;
378     int dshift, size, filter_quant, filter_order;
379     int tfilter[MAX_PREDICTORS];
380
381     if (!get_bits1(gb))
382         return decode_residues(s, decoded, subframe_size);
383
384     filter_order = predictor_sizes[get_bits(gb, 4)];
385
386     if (prev_subframe_size > 0 && get_bits1(gb)) {
387         if (filter_order > prev_subframe_size)
388             return AVERROR_INVALIDDATA;
389
390         decoded       -= filter_order;
391         subframe_size += filter_order;
392
393         if (filter_order > subframe_size)
394             return AVERROR_INVALIDDATA;
395     } else {
396         int lpc_mode;
397
398         if (filter_order > subframe_size)
399             return AVERROR_INVALIDDATA;
400
401         lpc_mode = get_bits(gb, 2);
402         if (lpc_mode > 2)
403             return AVERROR_INVALIDDATA;
404
405         if ((ret = decode_residues(s, decoded, filter_order)) < 0)
406             return ret;
407
408         if (lpc_mode)
409             decode_lpc(decoded, lpc_mode, filter_order);
410     }
411
412     dshift = get_bits_esc4(gb);
413     size   = get_bits1(gb) + 6;
414
415     filter_quant = 10;
416     if (get_bits1(gb)) {
417         filter_quant -= get_bits(gb, 3) + 1;
418         if (filter_quant < 3)
419             return AVERROR_INVALIDDATA;
420     }
421
422     s->predictors[0] = get_sbits(gb, 10);
423     s->predictors[1] = get_sbits(gb, 10);
424     s->predictors[2] = get_sbits(gb, size) << (10 - size);
425     s->predictors[3] = get_sbits(gb, size) << (10 - size);
426     if (filter_order > 4) {
427         int tmp = size - get_bits1(gb);
428
429         for (i = 4; i < filter_order; i++) {
430             if (!(i & 3))
431                 x = tmp - get_bits(gb, 2);
432             s->predictors[i] = get_sbits(gb, x) << (10 - size);
433         }
434     }
435
436     tfilter[0] = s->predictors[0] << 6;
437     for (i = 1; i < filter_order; i++) {
438         int32_t *p1 = &tfilter[0];
439         int32_t *p2 = &tfilter[i - 1];
440
441         for (j = 0; j < (i + 1) / 2; j++) {
442             x     = *p1 + (s->predictors[i] * *p2 + 256 >> 9);
443             *p2  += s->predictors[i] * *p1 + 256 >> 9;
444             *p1++ = x;
445             p2--;
446         }
447
448         tfilter[i] = s->predictors[i] << 6;
449     }
450
451     x = 1 << (32 - (15 - filter_quant));
452     y = 1 << ((15 - filter_quant) - 1);
453     for (i = 0, j = filter_order - 1; i < filter_order / 2; i++, j--) {
454         s->filter[j] = x - ((tfilter[i] + y) >> (15 - filter_quant));
455         s->filter[i] = x - ((tfilter[j] + y) >> (15 - filter_quant));
456     }
457
458     if ((ret = decode_residues(s, &decoded[filter_order],
459                                subframe_size - filter_order)) < 0)
460         return ret;
461
462     for (i = 0; i < filter_order; i++)
463         s->residues[i] = *decoded++ >> dshift;
464
465     y    = FF_ARRAY_ELEMS(s->residues) - filter_order;
466     x    = subframe_size - filter_order;
467     while (x > 0) {
468         int tmp = FFMIN(y, x);
469
470         for (i = 0; i < tmp; i++) {
471             int v = 1 << (filter_quant - 1);
472
473             if (filter_order & -16)
474                 v += s->adsp.scalarproduct_int16(&s->residues[i], s->filter,
475                                                  filter_order & -16);
476             for (j = filter_order & -16; j < filter_order; j += 4) {
477                 v += s->residues[i + j + 3] * s->filter[j + 3] +
478                      s->residues[i + j + 2] * s->filter[j + 2] +
479                      s->residues[i + j + 1] * s->filter[j + 1] +
480                      s->residues[i + j    ] * s->filter[j    ];
481             }
482             v = (av_clip_intp2(v >> filter_quant, 13) << dshift) - *decoded;
483             *decoded++ = v;
484             s->residues[filter_order + i] = v >> dshift;
485         }
486
487         x -= tmp;
488         if (x > 0)
489             memcpy(s->residues, &s->residues[y], 2 * filter_order);
490     }
491
492     emms_c();
493
494     return 0;
495 }
496
497 static int decode_channel(TAKDecContext *s, int chan)
498 {
499     AVCodecContext *avctx = s->avctx;
500     GetBitContext *gb     = &s->gb;
501     int32_t *decoded      = s->decoded[chan];
502     int left              = s->nb_samples - 1;
503     int i = 0, ret, prev = 0;
504
505     s->sample_shift[chan] = get_bits_esc4(gb);
506     if (s->sample_shift[chan] >= avctx->bits_per_raw_sample)
507         return AVERROR_INVALIDDATA;
508
509     *decoded++ = get_sbits(gb, avctx->bits_per_raw_sample - s->sample_shift[chan]);
510     s->lpc_mode[chan] = get_bits(gb, 2);
511     s->nb_subframes   = get_bits(gb, 3) + 1;
512
513     if (s->nb_subframes > 1) {
514         if (get_bits_left(gb) < (s->nb_subframes - 1) * 6)
515             return AVERROR_INVALIDDATA;
516
517         for (; i < s->nb_subframes - 1; i++) {
518             int v = get_bits(gb, 6);
519
520             s->subframe_len[i] = (v - prev) * s->subframe_scale;
521             if (s->subframe_len[i] <= 0)
522                 return AVERROR_INVALIDDATA;
523
524             left -= s->subframe_len[i];
525             prev  = v;
526         }
527
528         if (left <= 0)
529             return AVERROR_INVALIDDATA;
530     }
531     s->subframe_len[i] = left;
532
533     prev = 0;
534     for (i = 0; i < s->nb_subframes; i++) {
535         if ((ret = decode_subframe(s, decoded, s->subframe_len[i], prev)) < 0)
536             return ret;
537         decoded += s->subframe_len[i];
538         prev     = s->subframe_len[i];
539     }
540
541     return 0;
542 }
543
544 static int decorrelate(TAKDecContext *s, int c1, int c2, int length)
545 {
546     GetBitContext *gb = &s->gb;
547     int32_t *p1       = s->decoded[c1] + (s->dmode > 5);
548     int32_t *p2       = s->decoded[c2] + (s->dmode > 5);
549     int32_t bp1       = p1[0];
550     int32_t bp2       = p2[0];
551     int i;
552     int dshift, dfactor;
553
554     length += s->dmode < 6;
555
556     switch (s->dmode) {
557     case 1: /* left/side */
558         s->tdsp.decorrelate_ls(p1, p2, length);
559         break;
560     case 2: /* side/right */
561         s->tdsp.decorrelate_sr(p1, p2, length);
562         break;
563     case 3: /* side/mid */
564         s->tdsp.decorrelate_sm(p1, p2, length);
565         break;
566     case 4: /* side/left with scale factor */
567         FFSWAP(int32_t*, p1, p2);
568         FFSWAP(int32_t, bp1, bp2);
569     case 5: /* side/right with scale factor */
570         dshift  = get_bits_esc4(gb);
571         dfactor = get_sbits(gb, 10);
572         s->tdsp.decorrelate_sf(p1, p2, length, dshift, dfactor);
573         break;
574     case 6:
575         FFSWAP(int32_t*, p1, p2);
576     case 7: {
577         int length2, order_half, filter_order, dval1, dval2;
578         int tmp, x, code_size;
579
580         if (length < 256)
581             return AVERROR_INVALIDDATA;
582
583         dshift       = get_bits_esc4(gb);
584         filter_order = 8 << get_bits1(gb);
585         dval1        = get_bits1(gb);
586         dval2        = get_bits1(gb);
587
588         for (i = 0; i < filter_order; i++) {
589             if (!(i & 3))
590                 code_size = 14 - get_bits(gb, 3);
591             s->filter[i] = get_sbits(gb, code_size);
592         }
593
594         order_half = filter_order / 2;
595         length2    = length - (filter_order - 1);
596
597         /* decorrelate beginning samples */
598         if (dval1) {
599             for (i = 0; i < order_half; i++) {
600                 int32_t a = p1[i];
601                 int32_t b = p2[i];
602                 p1[i]     = a + b;
603             }
604         }
605
606         /* decorrelate ending samples */
607         if (dval2) {
608             for (i = length2 + order_half; i < length; i++) {
609                 int32_t a = p1[i];
610                 int32_t b = p2[i];
611                 p1[i]     = a + b;
612             }
613         }
614
615
616         for (i = 0; i < filter_order; i++)
617             s->residues[i] = *p2++ >> dshift;
618
619         p1 += order_half;
620         x = FF_ARRAY_ELEMS(s->residues) - filter_order;
621         for (; length2 > 0; length2 -= tmp) {
622             tmp = FFMIN(length2, x);
623
624             for (i = 0; i < tmp - (tmp == length2); i++)
625                 s->residues[filter_order + i] = *p2++ >> dshift;
626
627             for (i = 0; i < tmp; i++) {
628                 int v = 1 << 9;
629
630                 if (filter_order == 16) {
631                     v += s->adsp.scalarproduct_int16(&s->residues[i], s->filter,
632                                                      filter_order);
633                 } else {
634                     v += s->residues[i + 7] * s->filter[7] +
635                          s->residues[i + 6] * s->filter[6] +
636                          s->residues[i + 5] * s->filter[5] +
637                          s->residues[i + 4] * s->filter[4] +
638                          s->residues[i + 3] * s->filter[3] +
639                          s->residues[i + 2] * s->filter[2] +
640                          s->residues[i + 1] * s->filter[1] +
641                          s->residues[i    ] * s->filter[0];
642                 }
643
644                 v = (av_clip_intp2(v >> 10, 13) << dshift) - *p1;
645                 *p1++ = v;
646             }
647
648             memmove(s->residues, &s->residues[tmp], 2 * filter_order);
649         }
650
651         emms_c();
652         break;
653     }
654     }
655
656     if (s->dmode > 0 && s->dmode < 6) {
657         p1[0] = bp1;
658         p2[0] = bp2;
659     }
660
661     return 0;
662 }
663
664 static int tak_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
665                             int *got_frame_ptr, AVPacket *pkt)
666 {
667     TAKDecContext *s  = avctx->priv_data;
668     AVFrame *frame    = data;
669     ThreadFrame tframe = { .f = data };
670     GetBitContext *gb = &s->gb;
671     int chan, i, ret, hsize;
672
673     if (pkt->size < TAK_MIN_FRAME_HEADER_BYTES)
674         return AVERROR_INVALIDDATA;
675
676     if ((ret = init_get_bits8(gb, pkt->data, pkt->size)) < 0)
677         return ret;
678
679     if ((ret = ff_tak_decode_frame_header(avctx, gb, &s->ti, 0)) < 0)
680         return ret;
681
682     hsize = get_bits_count(gb) / 8;
683     if (avctx->err_recognition & (AV_EF_CRCCHECK|AV_EF_COMPLIANT)) {
684         if (ff_tak_check_crc(pkt->data, hsize)) {
685             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "CRC error\n");
686             if (avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE)
687                 return AVERROR_INVALIDDATA;
688         }
689     }
690
691     if (s->ti.codec != TAK_CODEC_MONO_STEREO &&
692         s->ti.codec != TAK_CODEC_MULTICHANNEL) {
693         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported codec: %d\n", s->ti.codec);
694         return AVERROR_PATCHWELCOME;
695     }
696     if (s->ti.data_type) {
697         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
698                "unsupported data type: %d\n", s->ti.data_type);
699         return AVERROR_INVALIDDATA;
700     }
701     if (s->ti.codec == TAK_CODEC_MONO_STEREO && s->ti.channels > 2) {
702         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
703                "invalid number of channels: %d\n", s->ti.channels);
704         return AVERROR_INVALIDDATA;
705     }
706     if (s->ti.channels > 6) {
707         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
708                "unsupported number of channels: %d\n", s->ti.channels);
709         return AVERROR_INVALIDDATA;
710     }
711
712     if (s->ti.frame_samples <= 0) {
713         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "unsupported/invalid number of samples\n");
714         return AVERROR_INVALIDDATA;
715     }
716
717     avctx->bits_per_raw_sample = s->ti.bps;
718     if ((ret = set_bps_params(avctx)) < 0)
719         return ret;
720     if (s->ti.sample_rate != avctx->sample_rate) {
721         avctx->sample_rate = s->ti.sample_rate;
722         set_sample_rate_params(avctx);
723     }
724     if (s->ti.ch_layout)
725         avctx->channel_layout = s->ti.ch_layout;
726     avctx->channels = s->ti.channels;
727
728     s->nb_samples = s->ti.last_frame_samples ? s->ti.last_frame_samples
729                                              : s->ti.frame_samples;
730
731     frame->nb_samples = s->nb_samples;
732     if ((ret = ff_thread_get_buffer(avctx, &tframe, 0)) < 0)
733         return ret;
734     ff_thread_finish_setup(avctx);
735
736     if (avctx->bits_per_raw_sample <= 16) {
737         int buf_size = av_samples_get_buffer_size(NULL, avctx->channels,
738                                                   s->nb_samples,
739                                                   AV_SAMPLE_FMT_S32P, 0);
740         if (buf_size < 0)
741             return buf_size;
742         av_fast_malloc(&s->decode_buffer, &s->decode_buffer_size, buf_size);
743         if (!s->decode_buffer)
744             return AVERROR(ENOMEM);
745         ret = av_samples_fill_arrays((uint8_t **)s->decoded, NULL,
746                                      s->decode_buffer, avctx->channels,
747                                      s->nb_samples, AV_SAMPLE_FMT_S32P, 0);
748         if (ret < 0)
749             return ret;
750     } else {
751         for (chan = 0; chan < avctx->channels; chan++)
752             s->decoded[chan] = (int32_t *)frame->extended_data[chan];
753     }
754
755     if (s->nb_samples < 16) {
756         for (chan = 0; chan < avctx->channels; chan++) {
757             int32_t *decoded = s->decoded[chan];
758             for (i = 0; i < s->nb_samples; i++)
759                 decoded[i] = get_sbits(gb, avctx->bits_per_raw_sample);
760         }
761     } else {
762         if (s->ti.codec == TAK_CODEC_MONO_STEREO) {
763             for (chan = 0; chan < avctx->channels; chan++)
764                 if (ret = decode_channel(s, chan))
765                     return ret;
766
767             if (avctx->channels == 2) {
768                 s->nb_subframes = get_bits(gb, 1) + 1;
769                 if (s->nb_subframes > 1) {
770                     s->subframe_len[1] = get_bits(gb, 6);
771                 }
772
773                 s->dmode = get_bits(gb, 3);
774                 if (ret = decorrelate(s, 0, 1, s->nb_samples - 1))
775                     return ret;
776             }
777         } else if (s->ti.codec == TAK_CODEC_MULTICHANNEL) {
778             if (get_bits1(gb)) {
779                 int ch_mask = 0;
780
781                 chan = get_bits(gb, 4) + 1;
782                 if (chan > avctx->channels)
783                     return AVERROR_INVALIDDATA;
784
785                 for (i = 0; i < chan; i++) {
786                     int nbit = get_bits(gb, 4);
787
788                     if (nbit >= avctx->channels)
789                         return AVERROR_INVALIDDATA;
790
791                     if (ch_mask & 1 << nbit)
792                         return AVERROR_INVALIDDATA;
793
794                     s->mcdparams[i].present = get_bits1(gb);
795                     if (s->mcdparams[i].present) {
796                         s->mcdparams[i].index = get_bits(gb, 2);
797                         s->mcdparams[i].chan2 = get_bits(gb, 4);
798                         if (s->mcdparams[i].chan2 >= avctx->channels) {
799                             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
800                                    "invalid channel 2 (%d) for %d channel(s)\n",
801                                    s->mcdparams[i].chan2, avctx->channels);
802                             return AVERROR_INVALIDDATA;
803                         }
804                         if (s->mcdparams[i].index == 1) {
805                             if ((nbit == s->mcdparams[i].chan2) ||
806                                 (ch_mask & 1 << s->mcdparams[i].chan2))
807                                 return AVERROR_INVALIDDATA;
808
809                             ch_mask |= 1 << s->mcdparams[i].chan2;
810                         } else if (!(ch_mask & 1 << s->mcdparams[i].chan2)) {
811                             return AVERROR_INVALIDDATA;
812                         }
813                     }
814                     s->mcdparams[i].chan1 = nbit;
815
816                     ch_mask |= 1 << nbit;
817                 }
818             } else {
819                 chan = avctx->channels;
820                 for (i = 0; i < chan; i++) {
821                     s->mcdparams[i].present = 0;
822                     s->mcdparams[i].chan1   = i;
823                 }
824             }
825
826             for (i = 0; i < chan; i++) {
827                 if (s->mcdparams[i].present && s->mcdparams[i].index == 1)
828                     if (ret = decode_channel(s, s->mcdparams[i].chan2))
829                         return ret;
830
831                 if (ret = decode_channel(s, s->mcdparams[i].chan1))
832                     return ret;
833
834                 if (s->mcdparams[i].present) {
835                     s->dmode = mc_dmodes[s->mcdparams[i].index];
836                     if (ret = decorrelate(s,
837                                           s->mcdparams[i].chan2,
838                                           s->mcdparams[i].chan1,
839                                           s->nb_samples - 1))
840                         return ret;
841                 }
842             }
843         }
844
845         for (chan = 0; chan < avctx->channels; chan++) {
846             int32_t *decoded = s->decoded[chan];
847
848             if (s->lpc_mode[chan])
849                 decode_lpc(decoded, s->lpc_mode[chan], s->nb_samples);
850
851             if (s->sample_shift[chan] > 0)
852                 for (i = 0; i < s->nb_samples; i++)
853                     decoded[i] <<= s->sample_shift[chan];
854         }
855     }
856
857     align_get_bits(gb);
858     skip_bits(gb, 24);
859     if (get_bits_left(gb) < 0)
860         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "overread\n");
861     else if (get_bits_left(gb) > 0)
862         av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "underread\n");
863
864     if (avctx->err_recognition & (AV_EF_CRCCHECK | AV_EF_COMPLIANT)) {
865         if (ff_tak_check_crc(pkt->data + hsize,
866                              get_bits_count(gb) / 8 - hsize)) {
867             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "CRC error\n");
868             if (avctx->err_recognition & AV_EF_EXPLODE)
869                 return AVERROR_INVALIDDATA;
870         }
871     }
872
873     /* convert to output buffer */
874     switch (avctx->sample_fmt) {
875     case AV_SAMPLE_FMT_U8P:
876         for (chan = 0; chan < avctx->channels; chan++) {
877             uint8_t *samples = (uint8_t *)frame->extended_data[chan];
878             int32_t *decoded = s->decoded[chan];
879             for (i = 0; i < s->nb_samples; i++)
880                 samples[i] = decoded[i] + 0x80;
881         }
882         break;
883     case AV_SAMPLE_FMT_S16P:
884         for (chan = 0; chan < avctx->channels; chan++) {
885             int16_t *samples = (int16_t *)frame->extended_data[chan];
886             int32_t *decoded = s->decoded[chan];
887             for (i = 0; i < s->nb_samples; i++)
888                 samples[i] = decoded[i];
889         }
890         break;
891     case AV_SAMPLE_FMT_S32P:
892         for (chan = 0; chan < avctx->channels; chan++) {
893             int32_t *samples = (int32_t *)frame->extended_data[chan];
894             for (i = 0; i < s->nb_samples; i++)
895                 samples[i] <<= 8;
896         }
897         break;
898     }
899
900     *got_frame_ptr = 1;
901
902     return pkt->size;
903 }
904
905 #if HAVE_THREADS
906 static int init_thread_copy(AVCodecContext *avctx)
907 {
908     TAKDecContext *s = avctx->priv_data;
909     s->avctx = avctx;
910     return 0;
911 }
912
913 static int update_thread_context(AVCodecContext *dst,
914                                  const AVCodecContext *src)
915 {
916     TAKDecContext *tsrc = src->priv_data;
917     TAKDecContext *tdst = dst->priv_data;
918
919     if (dst == src)
920         return 0;
921     memcpy(&tdst->ti, &tsrc->ti, sizeof(TAKStreamInfo));
922     return 0;
923 }
924 #endif
925
926 static av_cold int tak_decode_close(AVCodecContext *avctx)
927 {
928     TAKDecContext *s = avctx->priv_data;
929
930     av_freep(&s->decode_buffer);
931
932     return 0;
933 }
934
935 AVCodec ff_tak_decoder = {
936     .name             = "tak",
937     .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL("TAK (Tom's lossless Audio Kompressor)"),
938     .type             = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
939     .id               = AV_CODEC_ID_TAK,
940     .priv_data_size   = sizeof(TAKDecContext),
941     .init             = tak_decode_init,
942     .close            = tak_decode_close,
943     .decode           = tak_decode_frame,
944     .init_thread_copy = ONLY_IF_THREADS_ENABLED(init_thread_copy),
945     .update_thread_context = ONLY_IF_THREADS_ENABLED(update_thread_context),
946     .capabilities     = AV_CODEC_CAP_DR1 | AV_CODEC_CAP_FRAME_THREADS,
947     .sample_fmts      = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_U8P,
948                                                         AV_SAMPLE_FMT_S16P,
949                                                         AV_SAMPLE_FMT_S32P,
950                                                         AV_SAMPLE_FMT_NONE },
951 };