b423788ca890f7cec30c38097ac3f3ff1b6d825c
[ffmpeg.git] / libavcodec / mpegaudiodec.c
1 /*
2  * MPEG Audio decoder
3  * Copyright (c) 2001 Gerard Lantau.
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
7  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
8  * (at your option) any later version.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13  * GNU General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
16  * along with this program; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
18  */
19 //#define DEBUG
20 #include "avcodec.h"
21 #include <math.h>
22 #include "mpegaudio.h"
23
24 /*
25  * TODO:
26  *  - in low precision mode, use more 16 bit multiplies in synth filter
27  *  - test lsf / mpeg25 extensively.
28  */
29
30 /* define USE_HIGHPRECISION to have a bit exact (but slower) mpeg
31    audio decoder */
32 //#define USE_HIGHPRECISION
33
34 #ifdef USE_HIGHPRECISION
35 #define FRAC_BITS   23   /* fractional bits for sb_samples and dct */
36 #define WFRAC_BITS  16   /* fractional bits for window */
37 #else
38 #define FRAC_BITS   15   /* fractional bits for sb_samples and dct */
39 #define WFRAC_BITS  14   /* fractional bits for window */
40 #endif
41
42 #define FRAC_ONE    (1 << FRAC_BITS)
43
44 #define MULL(a,b) (((INT64)(a) * (INT64)(b)) >> FRAC_BITS)
45 #define MUL64(a,b) ((INT64)(a) * (INT64)(b))
46 #define FIX(a)   ((int)((a) * FRAC_ONE))
47 /* WARNING: only correct for posititive numbers */
48 #define FIXR(a)   ((int)((a) * FRAC_ONE + 0.5))
49 #define FRAC_RND(a) (((a) + (FRAC_ONE/2)) >> FRAC_BITS)
50
51 #if FRAC_BITS <= 15
52 typedef INT16 MPA_INT;
53 #else
54 typedef INT32 MPA_INT;
55 #endif
56
57 /****************/
58
59 #define HEADER_SIZE 4
60 #define BACKSTEP_SIZE 512
61
62 typedef struct MPADecodeContext {
63     UINT8 inbuf1[2][MPA_MAX_CODED_FRAME_SIZE + BACKSTEP_SIZE];  /* input buffer */
64     int inbuf_index;
65     UINT8 *inbuf_ptr, *inbuf;
66     int frame_size;
67     int free_format_frame_size; /* frame size in case of free format
68                                    (zero if currently unknown) */
69     /* next header (used in free format parsing) */
70     UINT32 free_format_next_header; 
71     int error_protection;
72     int layer;
73     int sample_rate;
74     int sample_rate_index; /* between 0 and 8 */
75     int bit_rate;
76     int old_frame_size;
77     GetBitContext gb;
78     int nb_channels;
79     int mode;
80     int mode_ext;
81     int lsf;
82     MPA_INT synth_buf[MPA_MAX_CHANNELS][512 * 2];
83     int synth_buf_offset[MPA_MAX_CHANNELS];
84     INT32 sb_samples[MPA_MAX_CHANNELS][36][SBLIMIT];
85     INT32 mdct_buf[MPA_MAX_CHANNELS][SBLIMIT * 18]; /* previous samples, for layer 3 MDCT */
86 #ifdef DEBUG
87     int frame_count;
88 #endif
89 } MPADecodeContext;
90
91 /* layer 3 "granule" */
92 typedef struct GranuleDef {
93     UINT8 scfsi;
94     int part2_3_length;
95     int big_values;
96     int global_gain;
97     int scalefac_compress;
98     UINT8 block_type;
99     UINT8 switch_point;
100     int table_select[3];
101     int subblock_gain[3];
102     UINT8 scalefac_scale;
103     UINT8 count1table_select;
104     int region_size[3]; /* number of huffman codes in each region */
105     int preflag;
106     int short_start, long_end; /* long/short band indexes */
107     UINT8 scale_factors[40];
108     INT32 sb_hybrid[SBLIMIT * 18]; /* 576 samples */
109 } GranuleDef;
110
111 #define MODE_EXT_MS_STEREO 2
112 #define MODE_EXT_I_STEREO  1
113
114 /* layer 3 huffman tables */
115 typedef struct HuffTable {
116     int xsize;
117     const UINT8 *bits;
118     const UINT16 *codes;
119 } HuffTable;
120
121 #include "mpegaudiodectab.h"
122
123 /* vlc structure for decoding layer 3 huffman tables */
124 static VLC huff_vlc[16]; 
125 static UINT8 *huff_code_table[16];
126 static VLC huff_quad_vlc[2];
127 /* computed from band_size_long */
128 static UINT16 band_index_long[9][23];
129 /* XXX: free when all decoders are closed */
130 #define TABLE_4_3_SIZE (8191 + 16)
131 static UINT8  *table_4_3_exp;
132 #if FRAC_BITS <= 15
133 static UINT16 *table_4_3_value;
134 #else
135 static UINT32 *table_4_3_value;
136 #endif
137 /* intensity stereo coef table */
138 static INT32 is_table[2][16];
139 static INT32 is_table_lsf[2][2][16];
140 static INT32 csa_table[8][2];
141 static INT32 mdct_win[8][36];
142
143 /* lower 2 bits: modulo 3, higher bits: shift */
144 static UINT16 scale_factor_modshift[64];
145 /* [i][j]:  2^(-j/3) * FRAC_ONE * 2^(i+2) / (2^(i+2) - 1) */
146 static INT32 scale_factor_mult[15][3];
147 /* mult table for layer 2 group quantization */
148
149 #define SCALE_GEN(v) \
150 { FIXR(1.0 * (v)), FIXR(0.7937005259 * (v)), FIXR(0.6299605249 * (v)) }
151
152 static INT32 scale_factor_mult2[3][3] = {
153     SCALE_GEN(1.0 / 3.0), /* 3 steps */
154     SCALE_GEN(1.0 / 5.0), /* 5 steps */
155     SCALE_GEN(1.0 / 9.0), /* 9 steps */
156 };
157
158 /* 2^(n/4) */
159 static UINT32 scale_factor_mult3[4] = {
160     FIXR(1.0),
161     FIXR(1.18920711500272106671),
162     FIXR(1.41421356237309504880),
163     FIXR(1.68179283050742908605),
164 };
165
166 static MPA_INT window[512];
167     
168 /* layer 1 unscaling */
169 /* n = number of bits of the mantissa minus 1 */
170 static inline int l1_unscale(int n, int mant, int scale_factor)
171 {
172     int shift, mod;
173     INT64 val;
174
175     shift = scale_factor_modshift[scale_factor];
176     mod = shift & 3;
177     shift >>= 2;
178     val = MUL64(mant + (-1 << n) + 1, scale_factor_mult[n-1][mod]);
179     shift += n;
180     return (int)((val + (1 << (shift - 1))) >> shift);
181 }
182
183 static inline int l2_unscale_group(int steps, int mant, int scale_factor)
184 {
185     int shift, mod, val;
186
187     shift = scale_factor_modshift[scale_factor];
188     mod = shift & 3;
189     shift >>= 2;
190     /* XXX: store the result directly */
191     val = (2 * (mant - (steps >> 1))) * scale_factor_mult2[steps >> 2][mod];
192     return (val + (1 << (shift - 1))) >> shift;
193 }
194
195 /* compute value^(4/3) * 2^(exponent/4). It normalized to FRAC_BITS */
196 static inline int l3_unscale(int value, int exponent)
197 {
198 #if FRAC_BITS <= 15    
199     unsigned int m;
200 #else
201     UINT64 m;
202 #endif
203     int e;
204
205     e = table_4_3_exp[value];
206     e += (exponent >> 2);
207     e = FRAC_BITS - e;
208 #if FRAC_BITS <= 15    
209     if (e > 31)
210         e = 31;
211 #endif
212     m = table_4_3_value[value];
213 #if FRAC_BITS <= 15    
214     m = (m * scale_factor_mult3[exponent & 3]);
215     m = (m + (1 << (e-1))) >> e;
216     return m;
217 #else
218     m = MUL64(m, scale_factor_mult3[exponent & 3]);
219     m = (m + (UINT64_C(1) << (e-1))) >> e;
220     return m;
221 #endif
222 }
223
224
225 static int decode_init(AVCodecContext * avctx)
226 {
227     MPADecodeContext *s = avctx->priv_data;
228     static int init;
229     int i, j, k;
230
231     if(!init) {
232         /* scale factors table for layer 1/2 */
233         for(i=0;i<64;i++) {
234             int shift, mod;
235             /* 1.0 (i = 3) is normalized to 2 ^ FRAC_BITS */
236             shift = (i / 3) - 1;
237             mod = i % 3;
238 #if FRAC_BITS <= 15
239             if (shift > 31)
240                 shift = 31;
241 #endif
242             scale_factor_modshift[i] = mod | (shift << 2);
243         }
244
245         /* scale factor multiply for layer 1 */
246         for(i=0;i<15;i++) {
247             int n, norm;
248             n = i + 2;
249             norm = ((INT64_C(1) << n) * FRAC_ONE) / ((1 << n) - 1);
250             scale_factor_mult[i][0] = MULL(FIXR(1.0), norm);
251             scale_factor_mult[i][1] = MULL(FIXR(0.7937005259), norm);
252             scale_factor_mult[i][2] = MULL(FIXR(0.6299605249), norm);
253             dprintf("%d: norm=%x s=%x %x %x\n",
254                     i, norm, 
255                     scale_factor_mult[i][0],
256                     scale_factor_mult[i][1],
257                     scale_factor_mult[i][2]);
258         }
259         
260         /* window */
261         /* max = 18760, max sum over all 16 coefs : 44736 */
262         for(i=0;i<257;i++) {
263             int v;
264             v = mpa_enwindow[i];
265 #if WFRAC_BITS < 16
266             v = (v + (1 << (16 - WFRAC_BITS - 1))) >> (16 - WFRAC_BITS);
267 #endif
268             window[i] = v;
269             if ((i & 63) != 0)
270                 v = -v;
271             if (i != 0)
272                 window[512 - i] = v;
273         }
274         
275         /* huffman decode tables */
276         huff_code_table[0] = NULL;
277         for(i=1;i<16;i++) {
278             const HuffTable *h = &mpa_huff_tables[i];
279             int xsize, n, x, y;
280             UINT8 *code_table;
281
282             xsize = h->xsize;
283             n = xsize * xsize;
284             /* XXX: fail test */
285             init_vlc(&huff_vlc[i], 8, n, 
286                      h->bits, 1, 1, h->codes, 2, 2);
287             
288             code_table = av_mallocz(n);
289             j = 0;
290             for(x=0;x<xsize;x++) {
291                 for(y=0;y<xsize;y++)
292                     code_table[j++] = (x << 4) | y;
293             }
294             huff_code_table[i] = code_table;
295         }
296         for(i=0;i<2;i++) {
297             init_vlc(&huff_quad_vlc[i], i == 0 ? 7 : 4, 16, 
298                      mpa_quad_bits[i], 1, 1, mpa_quad_codes[i], 1, 1);
299         }
300
301         for(i=0;i<9;i++) {
302             k = 0;
303             for(j=0;j<22;j++) {
304                 band_index_long[i][j] = k;
305                 k += band_size_long[i][j];
306             }
307             band_index_long[i][22] = k;
308         }
309
310         /* compute n ^ (4/3) and store it in mantissa/exp format */
311         table_4_3_exp = av_mallocz(TABLE_4_3_SIZE * 
312                                    sizeof(table_4_3_exp[0]));
313         if (!table_4_3_exp)
314             return -1;
315         table_4_3_value = av_mallocz(TABLE_4_3_SIZE * 
316                                      sizeof(table_4_3_value[0]));
317         if (!table_4_3_value) {
318             free(table_4_3_exp);
319             return -1;
320         }
321         
322         for(i=1;i<TABLE_4_3_SIZE;i++) {
323             double f, fm;
324             int e, m;
325             f = pow((double)i, 4.0 / 3.0);
326             fm = frexp(f, &e);
327             m = FIXR(2 * fm);
328 #if FRAC_BITS <= 15
329             if ((unsigned short)m != m)
330                 m = 65535;
331 #endif
332             /* normalized to FRAC_BITS */
333             table_4_3_value[i] = m;
334             table_4_3_exp[i] = e - 1;
335         }
336
337         
338         for(i=0;i<7;i++) {
339             float f;
340             int v;
341             if (i != 6) {
342                 f = tan((double)i * M_PI / 12.0);
343                 v = FIXR(f / (1.0 + f));
344             } else {
345                 v = FIXR(1.0);
346             }
347             is_table[0][i] = v;
348             is_table[1][6 - i] = v;
349         }
350         /* invalid values */
351         for(i=7;i<16;i++)
352             is_table[0][i] = is_table[1][i] = 0.0;
353
354         for(i=0;i<16;i++) {
355             double f;
356             int e, k;
357
358             for(j=0;j<2;j++) {
359                 e = -(j + 1) * ((i + 1) >> 1);
360                 f = pow(2.0, e / 4.0);
361                 k = i & 1;
362                 is_table_lsf[j][k ^ 1][i] = FIXR(f);
363                 is_table_lsf[j][k][i] = FIXR(1.0);
364                 dprintf("is_table_lsf %d %d: %x %x\n", 
365                         i, j, is_table_lsf[j][0][i], is_table_lsf[j][1][i]);
366             }
367         }
368
369         for(i=0;i<8;i++) {
370             float ci, cs, ca;
371             ci = ci_table[i];
372             cs = 1.0 / sqrt(1.0 + ci * ci);
373             ca = cs * ci;
374             csa_table[i][0] = FIX(cs);
375             csa_table[i][1] = FIX(ca);
376         }
377
378         /* compute mdct windows */
379         for(i=0;i<36;i++) {
380             int v;
381             v = FIXR(sin(M_PI * (i + 0.5) / 36.0));
382             mdct_win[0][i] = v;
383             mdct_win[1][i] = v;
384             mdct_win[3][i] = v;
385         }
386         for(i=0;i<6;i++) {
387             mdct_win[1][18 + i] = FIXR(1.0);
388             mdct_win[1][24 + i] = FIXR(sin(M_PI * ((i + 6) + 0.5) / 12.0));
389             mdct_win[1][30 + i] = FIXR(0.0);
390
391             mdct_win[3][i] = FIXR(0.0);
392             mdct_win[3][6 + i] = FIXR(sin(M_PI * (i + 0.5) / 12.0));
393             mdct_win[3][12 + i] = FIXR(1.0);
394         }
395
396         for(i=0;i<12;i++)
397             mdct_win[2][i] = FIXR(sin(M_PI * (i + 0.5) / 12.0));
398         
399         /* NOTE: we do frequency inversion adter the MDCT by changing
400            the sign of the right window coefs */
401         for(j=0;j<4;j++) {
402             for(i=0;i<36;i+=2) {
403                 mdct_win[j + 4][i] = mdct_win[j][i];
404                 mdct_win[j + 4][i + 1] = -mdct_win[j][i + 1];
405             }
406         }
407
408 #if defined(DEBUG)
409         for(j=0;j<8;j++) {
410             printf("win%d=\n", j);
411             for(i=0;i<36;i++)
412                 printf("%f, ", (double)mdct_win[j][i] / FRAC_ONE);
413             printf("\n");
414         }
415 #endif
416         init = 1;
417     }
418
419     s->inbuf_index = 0;
420     s->inbuf = &s->inbuf1[s->inbuf_index][BACKSTEP_SIZE];
421     s->inbuf_ptr = s->inbuf;
422 #ifdef DEBUG
423     s->frame_count = 0;
424 #endif
425     return 0;
426 }
427
428 /* tab[i][j] = 1.0 / (2.0 * cos(pi*(2*k+1) / 2^(6 - j))) */;
429
430 /* cos(i*pi/64) */
431
432 #define COS0_0  FIXR(0.50060299823519630134)
433 #define COS0_1  FIXR(0.50547095989754365998)
434 #define COS0_2  FIXR(0.51544730992262454697)
435 #define COS0_3  FIXR(0.53104259108978417447)
436 #define COS0_4  FIXR(0.55310389603444452782)
437 #define COS0_5  FIXR(0.58293496820613387367)
438 #define COS0_6  FIXR(0.62250412303566481615)
439 #define COS0_7  FIXR(0.67480834145500574602)
440 #define COS0_8  FIXR(0.74453627100229844977)
441 #define COS0_9  FIXR(0.83934964541552703873)
442 #define COS0_10 FIXR(0.97256823786196069369)
443 #define COS0_11 FIXR(1.16943993343288495515)
444 #define COS0_12 FIXR(1.48416461631416627724)
445 #define COS0_13 FIXR(2.05778100995341155085)
446 #define COS0_14 FIXR(3.40760841846871878570)
447 #define COS0_15 FIXR(10.19000812354805681150)
448
449 #define COS1_0 FIXR(0.50241928618815570551)
450 #define COS1_1 FIXR(0.52249861493968888062)
451 #define COS1_2 FIXR(0.56694403481635770368)
452 #define COS1_3 FIXR(0.64682178335999012954)
453 #define COS1_4 FIXR(0.78815462345125022473)
454 #define COS1_5 FIXR(1.06067768599034747134)
455 #define COS1_6 FIXR(1.72244709823833392782)
456 #define COS1_7 FIXR(5.10114861868916385802)
457
458 #define COS2_0 FIXR(0.50979557910415916894)
459 #define COS2_1 FIXR(0.60134488693504528054)
460 #define COS2_2 FIXR(0.89997622313641570463)
461 #define COS2_3 FIXR(2.56291544774150617881)
462
463 #define COS3_0 FIXR(0.54119610014619698439)
464 #define COS3_1 FIXR(1.30656296487637652785)
465
466 #define COS4_0 FIXR(0.70710678118654752439)
467
468 /* butterfly operator */
469 #define BF(a, b, c)\
470 {\
471     tmp0 = tab[a] + tab[b];\
472     tmp1 = tab[a] - tab[b];\
473     tab[a] = tmp0;\
474     tab[b] = MULL(tmp1, c);\
475 }
476
477 #define BF1(a, b, c, d)\
478 {\
479     BF(a, b, COS4_0);\
480     BF(c, d, -COS4_0);\
481     tab[c] += tab[d];\
482 }
483
484 #define BF2(a, b, c, d)\
485 {\
486     BF(a, b, COS4_0);\
487     BF(c, d, -COS4_0);\
488     tab[c] += tab[d];\
489     tab[a] += tab[c];\
490     tab[c] += tab[b];\
491     tab[b] += tab[d];\
492 }
493
494 #define ADD(a, b) tab[a] += tab[b]
495
496 /* DCT32 without 1/sqrt(2) coef zero scaling. */
497 static void dct32(INT32 *out, INT32 *tab)
498 {
499     int tmp0, tmp1;
500
501     /* pass 1 */
502     BF(0, 31, COS0_0);
503     BF(1, 30, COS0_1);
504     BF(2, 29, COS0_2);
505     BF(3, 28, COS0_3);
506     BF(4, 27, COS0_4);
507     BF(5, 26, COS0_5);
508     BF(6, 25, COS0_6);
509     BF(7, 24, COS0_7);
510     BF(8, 23, COS0_8);
511     BF(9, 22, COS0_9);
512     BF(10, 21, COS0_10);
513     BF(11, 20, COS0_11);
514     BF(12, 19, COS0_12);
515     BF(13, 18, COS0_13);
516     BF(14, 17, COS0_14);
517     BF(15, 16, COS0_15);
518
519     /* pass 2 */
520     BF(0, 15, COS1_0);
521     BF(1, 14, COS1_1);
522     BF(2, 13, COS1_2);
523     BF(3, 12, COS1_3);
524     BF(4, 11, COS1_4);
525     BF(5, 10, COS1_5);
526     BF(6,  9, COS1_6);
527     BF(7,  8, COS1_7);
528     
529     BF(16, 31, -COS1_0);
530     BF(17, 30, -COS1_1);
531     BF(18, 29, -COS1_2);
532     BF(19, 28, -COS1_3);
533     BF(20, 27, -COS1_4);
534     BF(21, 26, -COS1_5);
535     BF(22, 25, -COS1_6);
536     BF(23, 24, -COS1_7);
537     
538     /* pass 3 */
539     BF(0, 7, COS2_0);
540     BF(1, 6, COS2_1);
541     BF(2, 5, COS2_2);
542     BF(3, 4, COS2_3);
543     
544     BF(8, 15, -COS2_0);
545     BF(9, 14, -COS2_1);
546     BF(10, 13, -COS2_2);
547     BF(11, 12, -COS2_3);
548     
549     BF(16, 23, COS2_0);
550     BF(17, 22, COS2_1);
551     BF(18, 21, COS2_2);
552     BF(19, 20, COS2_3);
553     
554     BF(24, 31, -COS2_0);
555     BF(25, 30, -COS2_1);
556     BF(26, 29, -COS2_2);
557     BF(27, 28, -COS2_3);
558
559     /* pass 4 */
560     BF(0, 3, COS3_0);
561     BF(1, 2, COS3_1);
562     
563     BF(4, 7, -COS3_0);
564     BF(5, 6, -COS3_1);
565     
566     BF(8, 11, COS3_0);
567     BF(9, 10, COS3_1);
568     
569     BF(12, 15, -COS3_0);
570     BF(13, 14, -COS3_1);
571     
572     BF(16, 19, COS3_0);
573     BF(17, 18, COS3_1);
574     
575     BF(20, 23, -COS3_0);
576     BF(21, 22, -COS3_1);
577     
578     BF(24, 27, COS3_0);
579     BF(25, 26, COS3_1);
580     
581     BF(28, 31, -COS3_0);
582     BF(29, 30, -COS3_1);
583     
584     /* pass 5 */
585     BF1(0, 1, 2, 3);
586     BF2(4, 5, 6, 7);
587     BF1(8, 9, 10, 11);
588     BF2(12, 13, 14, 15);
589     BF1(16, 17, 18, 19);
590     BF2(20, 21, 22, 23);
591     BF1(24, 25, 26, 27);
592     BF2(28, 29, 30, 31);
593     
594     /* pass 6 */
595     
596     ADD( 8, 12);
597     ADD(12, 10);
598     ADD(10, 14);
599     ADD(14,  9);
600     ADD( 9, 13);
601     ADD(13, 11);
602     ADD(11, 15);
603
604     out[ 0] = tab[0];
605     out[16] = tab[1];
606     out[ 8] = tab[2];
607     out[24] = tab[3];
608     out[ 4] = tab[4];
609     out[20] = tab[5];
610     out[12] = tab[6];
611     out[28] = tab[7];
612     out[ 2] = tab[8];
613     out[18] = tab[9];
614     out[10] = tab[10];
615     out[26] = tab[11];
616     out[ 6] = tab[12];
617     out[22] = tab[13];
618     out[14] = tab[14];
619     out[30] = tab[15];
620     
621     ADD(24, 28);
622     ADD(28, 26);
623     ADD(26, 30);
624     ADD(30, 25);
625     ADD(25, 29);
626     ADD(29, 27);
627     ADD(27, 31);
628
629     out[ 1] = tab[16] + tab[24];
630     out[17] = tab[17] + tab[25];
631     out[ 9] = tab[18] + tab[26];
632     out[25] = tab[19] + tab[27];
633     out[ 5] = tab[20] + tab[28];
634     out[21] = tab[21] + tab[29];
635     out[13] = tab[22] + tab[30];
636     out[29] = tab[23] + tab[31];
637     out[ 3] = tab[24] + tab[20];
638     out[19] = tab[25] + tab[21];
639     out[11] = tab[26] + tab[22];
640     out[27] = tab[27] + tab[23];
641     out[ 7] = tab[28] + tab[18];
642     out[23] = tab[29] + tab[19];
643     out[15] = tab[30] + tab[17];
644     out[31] = tab[31];
645 }
646
647 #define OUT_SHIFT (WFRAC_BITS + FRAC_BITS - 15)
648
649 #if FRAC_BITS <= 15
650
651 #define OUT_SAMPLE(sum)\
652 {\
653     int sum1;\
654     sum1 = (sum + (1 << (OUT_SHIFT - 1))) >> OUT_SHIFT;\
655     if (sum1 < -32768)\
656         sum1 = -32768;\
657     else if (sum1 > 32767)\
658         sum1 = 32767;\
659     *samples = sum1;\
660     samples += incr;\
661 }
662
663 #define SUM8(off, op)                           \
664 {                                               \
665     sum op w[0 * 64 + off] * p[0 * 64];\
666     sum op w[1 * 64 + off] * p[1 * 64];\
667     sum op w[2 * 64 + off] * p[2 * 64];\
668     sum op w[3 * 64 + off] * p[3 * 64];\
669     sum op w[4 * 64 + off] * p[4 * 64];\
670     sum op w[5 * 64 + off] * p[5 * 64];\
671     sum op w[6 * 64 + off] * p[6 * 64];\
672     sum op w[7 * 64 + off] * p[7 * 64];\
673 }
674
675 #else
676
677 #define OUT_SAMPLE(sum)\
678 {\
679     int sum1;\
680     sum1 = (int)((sum + (INT64_C(1) << (OUT_SHIFT - 1))) >> OUT_SHIFT);\
681     if (sum1 < -32768)\
682         sum1 = -32768;\
683     else if (sum1 > 32767)\
684         sum1 = 32767;\
685     *samples = sum1;\
686     samples += incr;\
687 }
688
689 #define SUM8(off, op)                           \
690 {                                               \
691     sum op MUL64(w[0 * 64 + off], p[0 * 64]);\
692     sum op MUL64(w[1 * 64 + off], p[1 * 64]);\
693     sum op MUL64(w[2 * 64 + off], p[2 * 64]);\
694     sum op MUL64(w[3 * 64 + off], p[3 * 64]);\
695     sum op MUL64(w[4 * 64 + off], p[4 * 64]);\
696     sum op MUL64(w[5 * 64 + off], p[5 * 64]);\
697     sum op MUL64(w[6 * 64 + off], p[6 * 64]);\
698     sum op MUL64(w[7 * 64 + off], p[7 * 64]);\
699 }
700
701 #endif
702
703 /* 32 sub band synthesis filter. Input: 32 sub band samples, Output:
704    32 samples. */
705 /* XXX: optimize by avoiding ring buffer usage */
706 static void synth_filter(MPADecodeContext *s1,
707                          int ch, INT16 *samples, int incr, 
708                          INT32 sb_samples[SBLIMIT])
709 {
710     INT32 tmp[32];
711     register MPA_INT *synth_buf, *p;
712     register MPA_INT *w;
713     int j, offset, v;
714 #if FRAC_BITS <= 15
715     int sum;
716 #else
717     INT64 sum;
718 #endif
719
720     dct32(tmp, sb_samples);
721     
722     offset = s1->synth_buf_offset[ch];
723     synth_buf = s1->synth_buf[ch] + offset;
724
725     for(j=0;j<32;j++) {
726         v = tmp[j];
727 #if FRAC_BITS <= 15
728         if (v > 32767)
729             v = 32767;
730         else if (v < -32768)
731             v = -32768;
732 #endif
733         synth_buf[j] = v;
734     }
735     /* copy to avoid wrap */
736     memcpy(synth_buf + 512, synth_buf, 32 * sizeof(MPA_INT));
737
738     w = window;
739     for(j=0;j<16;j++) {
740         sum = 0;
741         p = synth_buf + 16 + j;    /* 0-15  */
742         SUM8(0, +=);
743         p = synth_buf + 48 - j;    /* 32-47 */
744         SUM8(32, -=);
745         OUT_SAMPLE(sum);
746         w++;
747     }
748     
749     p = synth_buf + 32; /* 48 */
750     sum = 0;
751     SUM8(32, -=);
752     OUT_SAMPLE(sum);
753     w++;
754
755     for(j=17;j<32;j++) {
756         sum = 0;
757         p = synth_buf + 48 - j; /* 17-31 */
758         SUM8(0, -=);
759         p = synth_buf + 16 + j; /* 49-63 */
760         SUM8(32, -=);
761         OUT_SAMPLE(sum);
762         w++;
763     }
764     offset = (offset - 32) & 511;
765     s1->synth_buf_offset[ch] = offset;
766 }
767
768 /* cos(pi*i/24) */
769 #define C1  FIXR(0.99144486137381041114)
770 #define C3  FIXR(0.92387953251128675612)
771 #define C5  FIXR(0.79335334029123516458)
772 #define C7  FIXR(0.60876142900872063941)
773 #define C9  FIXR(0.38268343236508977173)
774 #define C11 FIXR(0.13052619222005159154)
775
776 /* 12 points IMDCT. We compute it "by hand" by factorizing obvious
777    cases. */
778 static void imdct12(int *out, int *in)
779 {
780     int tmp;
781     INT64 in1_3, in1_9, in4_3, in4_9;
782
783     in1_3 = MUL64(in[1], C3);
784     in1_9 = MUL64(in[1], C9);
785     in4_3 = MUL64(in[4], C3);
786     in4_9 = MUL64(in[4], C9);
787     
788     tmp = FRAC_RND(MUL64(in[0], C7) - in1_3 - MUL64(in[2], C11) + 
789                    MUL64(in[3], C1) - in4_9 - MUL64(in[5], C5));
790     out[0] = tmp;
791     out[5] = -tmp;
792     tmp = FRAC_RND(MUL64(in[0] - in[3], C9) - in1_3 + 
793                    MUL64(in[2] + in[5], C3) - in4_9);
794     out[1] = tmp;
795     out[4] = -tmp;
796     tmp = FRAC_RND(MUL64(in[0], C11) - in1_9 + MUL64(in[2], C7) -
797                    MUL64(in[3], C5) + in4_3 - MUL64(in[5], C1));
798     out[2] = tmp;
799     out[3] = -tmp;
800     tmp = FRAC_RND(MUL64(-in[0], C5) + in1_9 + MUL64(in[2], C1) + 
801                    MUL64(in[3], C11) - in4_3 - MUL64(in[5], C7));
802     out[6] = tmp;
803     out[11] = tmp;
804     tmp = FRAC_RND(MUL64(-in[0] + in[3], C3) - in1_9 + 
805                    MUL64(in[2] + in[5], C9) + in4_3);
806     out[7] = tmp;
807     out[10] = tmp;
808     tmp = FRAC_RND(-MUL64(in[0], C1) - in1_3 - MUL64(in[2], C5) -
809                    MUL64(in[3], C7) - in4_9 - MUL64(in[5], C11));
810     out[8] = tmp;
811     out[9] = tmp;
812 }
813
814 #undef C1
815 #undef C3
816 #undef C5
817 #undef C7
818 #undef C9
819 #undef C11
820
821 /* cos(pi*i/18) */
822 #define C1 FIXR(0.98480775301220805936)
823 #define C2 FIXR(0.93969262078590838405)
824 #define C3 FIXR(0.86602540378443864676)
825 #define C4 FIXR(0.76604444311897803520)
826 #define C5 FIXR(0.64278760968653932632)
827 #define C6 FIXR(0.5)
828 #define C7 FIXR(0.34202014332566873304)
829 #define C8 FIXR(0.17364817766693034885)
830
831 /* 0.5 / cos(pi*(2*i+1)/36) */
832 static const int icos36[9] = {
833     FIXR(0.50190991877167369479),
834     FIXR(0.51763809020504152469),
835     FIXR(0.55168895948124587824),
836     FIXR(0.61038729438072803416),
837     FIXR(0.70710678118654752439),
838     FIXR(0.87172339781054900991),
839     FIXR(1.18310079157624925896),
840     FIXR(1.93185165257813657349),
841     FIXR(5.73685662283492756461),
842 };
843
844 static const int icos72[18] = {
845     /* 0.5 / cos(pi*(2*i+19)/72) */
846     FIXR(0.74009361646113053152),
847     FIXR(0.82133981585229078570),
848     FIXR(0.93057949835178895673),
849     FIXR(1.08284028510010010928),
850     FIXR(1.30656296487637652785),
851     FIXR(1.66275476171152078719),
852     FIXR(2.31011315767264929558),
853     FIXR(3.83064878777019433457),
854     FIXR(11.46279281302667383546),
855
856     /* 0.5 / cos(pi*(2*(i + 18) +19)/72) */
857     FIXR(-0.67817085245462840086),
858     FIXR(-0.63023620700513223342),
859     FIXR(-0.59284452371708034528),
860     FIXR(-0.56369097343317117734),
861     FIXR(-0.54119610014619698439),
862     FIXR(-0.52426456257040533932),
863     FIXR(-0.51213975715725461845),
864     FIXR(-0.50431448029007636036),
865     FIXR(-0.50047634258165998492),
866 };
867
868 /* using Lee like decomposition followed by hand coded 9 points DCT */
869 static void imdct36(int *out, int *in)
870 {
871     int i, j, t0, t1, t2, t3, s0, s1, s2, s3;
872     int tmp[18], *tmp1, *in1;
873     INT64 in3_3, in6_6;
874
875     for(i=17;i>=1;i--)
876         in[i] += in[i-1];
877     for(i=17;i>=3;i-=2)
878         in[i] += in[i-2];
879
880     for(j=0;j<2;j++) {
881         tmp1 = tmp + j;
882         in1 = in + j;
883
884         in3_3 = MUL64(in1[2*3], C3);
885         in6_6 = MUL64(in1[2*6], C6);
886
887         tmp1[0] = FRAC_RND(MUL64(in1[2*1], C1) + in3_3 + 
888                            MUL64(in1[2*5], C5) + MUL64(in1[2*7], C7));
889         tmp1[2] = in1[2*0] + FRAC_RND(MUL64(in1[2*2], C2) + 
890                                       MUL64(in1[2*4], C4) + in6_6 + 
891                                       MUL64(in1[2*8], C8));
892         tmp1[4] = FRAC_RND(MUL64(in1[2*1] - in1[2*5] - in1[2*7], C3));
893         tmp1[6] = FRAC_RND(MUL64(in1[2*2] - in1[2*4] - in1[2*8], C6)) - 
894             in1[2*6] + in1[2*0];
895         tmp1[8] = FRAC_RND(MUL64(in1[2*1], C5) - in3_3 - 
896                            MUL64(in1[2*5], C7) + MUL64(in1[2*7], C1));
897         tmp1[10] = in1[2*0] + FRAC_RND(MUL64(-in1[2*2], C8) - 
898                                        MUL64(in1[2*4], C2) + in6_6 + 
899                                        MUL64(in1[2*8], C4));
900         tmp1[12] = FRAC_RND(MUL64(in1[2*1], C7) - in3_3 + 
901                             MUL64(in1[2*5], C1) - 
902                             MUL64(in1[2*7], C5));
903         tmp1[14] = in1[2*0] + FRAC_RND(MUL64(-in1[2*2], C4) + 
904                                        MUL64(in1[2*4], C8) + in6_6 - 
905                                        MUL64(in1[2*8], C2));
906         tmp1[16] = in1[2*0] - in1[2*2] + in1[2*4] - in1[2*6] + in1[2*8];
907     }
908
909     i = 0;
910     for(j=0;j<4;j++) {
911         t0 = tmp[i];
912         t1 = tmp[i + 2];
913         s0 = t1 + t0;
914         s2 = t1 - t0;
915
916         t2 = tmp[i + 1];
917         t3 = tmp[i + 3];
918         s1 = MULL(t3 + t2, icos36[j]);
919         s3 = MULL(t3 - t2, icos36[8 - j]);
920         
921         t0 = MULL(s0 + s1, icos72[9 + 8 - j]);
922         t1 = MULL(s0 - s1, icos72[8 - j]);
923         out[18 + 9 + j] = t0;
924         out[18 + 8 - j] = t0;
925         out[9 + j] = -t1;
926         out[8 - j] = t1;
927         
928         t0 = MULL(s2 + s3, icos72[9+j]);
929         t1 = MULL(s2 - s3, icos72[j]);
930         out[18 + 9 + (8 - j)] = t0;
931         out[18 + j] = t0;
932         out[9 + (8 - j)] = -t1;
933         out[j] = t1;
934         i += 4;
935     }
936
937     s0 = tmp[16];
938     s1 = MULL(tmp[17], icos36[4]);
939     t0 = MULL(s0 + s1, icos72[9 + 4]);
940     t1 = MULL(s0 - s1, icos72[4]);
941     out[18 + 9 + 4] = t0;
942     out[18 + 8 - 4] = t0;
943     out[9 + 4] = -t1;
944     out[8 - 4] = t1;
945 }
946
947 /* fast header check for resync */
948 static int check_header(UINT32 header)
949 {
950     /* header */
951     if ((header & 0xffe00000) != 0xffe00000)
952         return -1;
953     /* layer check */
954     if (((header >> 17) & 3) == 0)
955         return -1;
956     /* bit rate */
957     if (((header >> 12) & 0xf) == 0xf)
958         return -1;
959     /* frequency */
960     if (((header >> 10) & 3) == 3)
961         return -1;
962     return 0;
963 }
964
965 /* header + layer + bitrate + freq + lsf/mpeg25 */
966 #define SAME_HEADER_MASK \
967    (0xffe00000 | (3 << 17) | (0xf << 12) | (3 << 10) | (3 << 19))
968
969 /* header decoding. MUST check the header before because no
970    consistency check is done there. Return 1 if free format found and
971    that the frame size must be computed externally */
972 static int decode_header(MPADecodeContext *s, UINT32 header)
973 {
974     int sample_rate, frame_size, mpeg25, padding;
975     int sample_rate_index, bitrate_index;
976     if (header & (1<<20)) {
977         s->lsf = (header & (1<<19)) ? 0 : 1;
978         mpeg25 = 0;
979     } else {
980         s->lsf = 1;
981         mpeg25 = 1;
982     }
983     
984     s->layer = 4 - ((header >> 17) & 3);
985     /* extract frequency */
986     sample_rate_index = (header >> 10) & 3;
987     sample_rate = mpa_freq_tab[sample_rate_index] >> (s->lsf + mpeg25);
988     if (sample_rate == 0)
989         return 1;
990     sample_rate_index += 3 * (s->lsf + mpeg25);
991     s->sample_rate_index = sample_rate_index;
992     s->error_protection = ((header >> 16) & 1) ^ 1;
993
994     bitrate_index = (header >> 12) & 0xf;
995     padding = (header >> 9) & 1;
996     //extension = (header >> 8) & 1;
997     s->mode = (header >> 6) & 3;
998     s->mode_ext = (header >> 4) & 3;
999     //copyright = (header >> 3) & 1;
1000     //original = (header >> 2) & 1;
1001     //emphasis = header & 3;
1002
1003     if (s->mode == MPA_MONO)
1004         s->nb_channels = 1;
1005     else
1006         s->nb_channels = 2;
1007     
1008     if (bitrate_index != 0) {
1009         frame_size = mpa_bitrate_tab[s->lsf][s->layer - 1][bitrate_index];
1010         s->bit_rate = frame_size * 1000;
1011         switch(s->layer) {
1012         case 1:
1013             frame_size = (frame_size * 12000) / sample_rate;
1014             frame_size = (frame_size + padding) * 4;
1015             break;
1016         case 2:
1017             frame_size = (frame_size * 144000) / sample_rate;
1018             frame_size += padding;
1019             break;
1020         default:
1021         case 3:
1022             frame_size = (frame_size * 144000) / (sample_rate << s->lsf);
1023             frame_size += padding;
1024             break;
1025         }
1026         s->frame_size = frame_size;
1027     } else {
1028         /* if no frame size computed, signal it */
1029         if (!s->free_format_frame_size)
1030             return 1;
1031         /* free format: compute bitrate and real frame size from the
1032            frame size we extracted by reading the bitstream */
1033         s->frame_size = s->free_format_frame_size;
1034         switch(s->layer) {
1035         case 1:
1036             s->frame_size += padding  * 4;
1037             s->bit_rate = (s->frame_size * sample_rate) / 48000;
1038             break;
1039         case 2:
1040             s->frame_size += padding;
1041             s->bit_rate = (s->frame_size * sample_rate) / 144000;
1042             break;
1043         default:
1044         case 3:
1045             s->frame_size += padding;
1046             s->bit_rate = (s->frame_size * (sample_rate << s->lsf)) / 144000;
1047             break;
1048         }
1049     }
1050     s->sample_rate = sample_rate;
1051     
1052 #ifdef DEBUG
1053     printf("layer%d, %d Hz, %d kbits/s, ",
1054            s->layer, s->sample_rate, s->bit_rate);
1055     if (s->nb_channels == 2) {
1056         if (s->layer == 3) {
1057             if (s->mode_ext & MODE_EXT_MS_STEREO)
1058                 printf("ms-");
1059             if (s->mode_ext & MODE_EXT_I_STEREO)
1060                 printf("i-");
1061         }
1062         printf("stereo");
1063     } else {
1064         printf("mono");
1065     }
1066     printf("\n");
1067 #endif
1068     return 0;
1069 }
1070
1071 /* return the number of decoded frames */
1072 static int mp_decode_layer1(MPADecodeContext *s)
1073 {
1074     int bound, i, v, n, ch, j, mant;
1075     UINT8 allocation[MPA_MAX_CHANNELS][SBLIMIT];
1076     UINT8 scale_factors[MPA_MAX_CHANNELS][SBLIMIT];
1077
1078     if (s->mode == MPA_JSTEREO) 
1079         bound = (s->mode_ext + 1) * 4;
1080     else
1081         bound = SBLIMIT;
1082
1083     /* allocation bits */
1084     for(i=0;i<bound;i++) {
1085         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1086             allocation[ch][i] = get_bits(&s->gb, 4);
1087         }
1088     }
1089     for(i=bound;i<SBLIMIT;i++) {
1090         allocation[0][i] = get_bits(&s->gb, 4);
1091     }
1092
1093     /* scale factors */
1094     for(i=0;i<bound;i++) {
1095         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1096             if (allocation[ch][i])
1097                 scale_factors[ch][i] = get_bits(&s->gb, 6);
1098         }
1099     }
1100     for(i=bound;i<SBLIMIT;i++) {
1101         if (allocation[0][i]) {
1102             scale_factors[0][i] = get_bits(&s->gb, 6);
1103             scale_factors[1][i] = get_bits(&s->gb, 6);
1104         }
1105     }
1106     
1107     /* compute samples */
1108     for(j=0;j<12;j++) {
1109         for(i=0;i<bound;i++) {
1110             for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1111                 n = allocation[ch][i];
1112                 if (n) {
1113                     mant = get_bits(&s->gb, n + 1);
1114                     v = l1_unscale(n, mant, scale_factors[ch][i]);
1115                 } else {
1116                     v = 0;
1117                 }
1118                 s->sb_samples[ch][j][i] = v;
1119             }
1120         }
1121         for(i=bound;i<SBLIMIT;i++) {
1122             n = allocation[0][i];
1123             if (n) {
1124                 mant = get_bits(&s->gb, n + 1);
1125                 v = l1_unscale(n, mant, scale_factors[0][i]);
1126                 s->sb_samples[0][j][i] = v;
1127                 v = l1_unscale(n, mant, scale_factors[1][i]);
1128                 s->sb_samples[1][j][i] = v;
1129             } else {
1130                 s->sb_samples[0][j][i] = 0;
1131                 s->sb_samples[1][j][i] = 0;
1132             }
1133         }
1134     }
1135     return 12;
1136 }
1137
1138 /* bitrate is in kb/s */
1139 int l2_select_table(int bitrate, int nb_channels, int freq, int lsf)
1140 {
1141     int ch_bitrate, table;
1142     
1143     ch_bitrate = bitrate / nb_channels;
1144     if (!lsf) {
1145         if ((freq == 48000 && ch_bitrate >= 56) ||
1146             (ch_bitrate >= 56 && ch_bitrate <= 80)) 
1147             table = 0;
1148         else if (freq != 48000 && ch_bitrate >= 96) 
1149             table = 1;
1150         else if (freq != 32000 && ch_bitrate <= 48) 
1151             table = 2;
1152         else 
1153             table = 3;
1154     } else {
1155         table = 4;
1156     }
1157     return table;
1158 }
1159
1160 static int mp_decode_layer2(MPADecodeContext *s)
1161 {
1162     int sblimit; /* number of used subbands */
1163     const unsigned char *alloc_table;
1164     int table, bit_alloc_bits, i, j, ch, bound, v;
1165     unsigned char bit_alloc[MPA_MAX_CHANNELS][SBLIMIT];
1166     unsigned char scale_code[MPA_MAX_CHANNELS][SBLIMIT];
1167     unsigned char scale_factors[MPA_MAX_CHANNELS][SBLIMIT][3], *sf;
1168     int scale, qindex, bits, steps, k, l, m, b;
1169
1170     /* select decoding table */
1171     table = l2_select_table(s->bit_rate / 1000, s->nb_channels, 
1172                             s->sample_rate, s->lsf);
1173     sblimit = sblimit_table[table];
1174     alloc_table = alloc_tables[table];
1175
1176     if (s->mode == MPA_JSTEREO) 
1177         bound = (s->mode_ext + 1) * 4;
1178     else
1179         bound = sblimit;
1180
1181     dprintf("bound=%d sblimit=%d\n", bound, sblimit);
1182     /* parse bit allocation */
1183     j = 0;
1184     for(i=0;i<bound;i++) {
1185         bit_alloc_bits = alloc_table[j];
1186         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1187             bit_alloc[ch][i] = get_bits(&s->gb, bit_alloc_bits);
1188         }
1189         j += 1 << bit_alloc_bits;
1190     }
1191     for(i=bound;i<sblimit;i++) {
1192         bit_alloc_bits = alloc_table[j];
1193         v = get_bits(&s->gb, bit_alloc_bits);
1194         bit_alloc[0][i] = v;
1195         bit_alloc[1][i] = v;
1196         j += 1 << bit_alloc_bits;
1197     }
1198
1199 #ifdef DEBUG
1200     {
1201         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1202             for(i=0;i<sblimit;i++)
1203                 printf(" %d", bit_alloc[ch][i]);
1204             printf("\n");
1205         }
1206     }
1207 #endif
1208
1209     /* scale codes */
1210     for(i=0;i<sblimit;i++) {
1211         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1212             if (bit_alloc[ch][i]) 
1213                 scale_code[ch][i] = get_bits(&s->gb, 2);
1214         }
1215     }
1216     
1217     /* scale factors */
1218     for(i=0;i<sblimit;i++) {
1219         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1220             if (bit_alloc[ch][i]) {
1221                 sf = scale_factors[ch][i];
1222                 switch(scale_code[ch][i]) {
1223                 default:
1224                 case 0:
1225                     sf[0] = get_bits(&s->gb, 6);
1226                     sf[1] = get_bits(&s->gb, 6);
1227                     sf[2] = get_bits(&s->gb, 6);
1228                     break;
1229                 case 2:
1230                     sf[0] = get_bits(&s->gb, 6);
1231                     sf[1] = sf[0];
1232                     sf[2] = sf[0];
1233                     break;
1234                 case 1:
1235                     sf[0] = get_bits(&s->gb, 6);
1236                     sf[2] = get_bits(&s->gb, 6);
1237                     sf[1] = sf[0];
1238                     break;
1239                 case 3:
1240                     sf[0] = get_bits(&s->gb, 6);
1241                     sf[2] = get_bits(&s->gb, 6);
1242                     sf[1] = sf[2];
1243                     break;
1244                 }
1245             }
1246         }
1247     }
1248
1249 #ifdef DEBUG
1250     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1251         for(i=0;i<sblimit;i++) {
1252             if (bit_alloc[ch][i]) {
1253                 sf = scale_factors[ch][i];
1254                 printf(" %d %d %d", sf[0], sf[1], sf[2]);
1255             } else {
1256                 printf(" -");
1257             }
1258         }
1259         printf("\n");
1260     }
1261 #endif
1262
1263     /* samples */
1264     for(k=0;k<3;k++) {
1265         for(l=0;l<12;l+=3) {
1266             j = 0;
1267             for(i=0;i<bound;i++) {
1268                 bit_alloc_bits = alloc_table[j];
1269                 for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1270                     b = bit_alloc[ch][i];
1271                     if (b) {
1272                         scale = scale_factors[ch][i][k];
1273                         qindex = alloc_table[j+b];
1274                         bits = quant_bits[qindex];
1275                         if (bits < 0) {
1276                             /* 3 values at the same time */
1277                             v = get_bits(&s->gb, -bits);
1278                             steps = quant_steps[qindex];
1279                             s->sb_samples[ch][k * 12 + l + 0][i] = 
1280                                 l2_unscale_group(steps, v % steps, scale);
1281                             v = v / steps;
1282                             s->sb_samples[ch][k * 12 + l + 1][i] = 
1283                                 l2_unscale_group(steps, v % steps, scale);
1284                             v = v / steps;
1285                             s->sb_samples[ch][k * 12 + l + 2][i] = 
1286                                 l2_unscale_group(steps, v, scale);
1287                         } else {
1288                             for(m=0;m<3;m++) {
1289                                 v = get_bits(&s->gb, bits);
1290                                 v = l1_unscale(bits - 1, v, scale);
1291                                 s->sb_samples[ch][k * 12 + l + m][i] = v;
1292                             }
1293                         }
1294                     } else {
1295                         s->sb_samples[ch][k * 12 + l + 0][i] = 0;
1296                         s->sb_samples[ch][k * 12 + l + 1][i] = 0;
1297                         s->sb_samples[ch][k * 12 + l + 2][i] = 0;
1298                     }
1299                 }
1300                 /* next subband in alloc table */
1301                 j += 1 << bit_alloc_bits; 
1302             }
1303             /* XXX: find a way to avoid this duplication of code */
1304             for(i=bound;i<sblimit;i++) {
1305                 bit_alloc_bits = alloc_table[j];
1306                 b = bit_alloc[0][i];
1307                 if (b) {
1308                     int mant, scale0, scale1;
1309                     scale0 = scale_factors[0][i][k];
1310                     scale1 = scale_factors[1][i][k];
1311                     qindex = alloc_table[j+b];
1312                     bits = quant_bits[qindex];
1313                     if (bits < 0) {
1314                         /* 3 values at the same time */
1315                         v = get_bits(&s->gb, -bits);
1316                         steps = quant_steps[qindex];
1317                         mant = v % steps;
1318                         v = v / steps;
1319                         s->sb_samples[0][k * 12 + l + 0][i] = 
1320                             l2_unscale_group(steps, mant, scale0);
1321                         s->sb_samples[1][k * 12 + l + 0][i] = 
1322                             l2_unscale_group(steps, mant, scale1);
1323                         mant = v % steps;
1324                         v = v / steps;
1325                         s->sb_samples[0][k * 12 + l + 1][i] = 
1326                             l2_unscale_group(steps, mant, scale0);
1327                         s->sb_samples[1][k * 12 + l + 1][i] = 
1328                             l2_unscale_group(steps, mant, scale1);
1329                         s->sb_samples[0][k * 12 + l + 2][i] = 
1330                             l2_unscale_group(steps, v, scale0);
1331                         s->sb_samples[1][k * 12 + l + 2][i] = 
1332                             l2_unscale_group(steps, v, scale1);
1333                     } else {
1334                         for(m=0;m<3;m++) {
1335                             mant = get_bits(&s->gb, bits);
1336                             s->sb_samples[0][k * 12 + l + m][i] = 
1337                                 l1_unscale(bits - 1, mant, scale0);
1338                             s->sb_samples[1][k * 12 + l + m][i] = 
1339                                 l1_unscale(bits - 1, mant, scale1);
1340                         }
1341                     }
1342                 } else {
1343                     s->sb_samples[0][k * 12 + l + 0][i] = 0;
1344                     s->sb_samples[0][k * 12 + l + 1][i] = 0;
1345                     s->sb_samples[0][k * 12 + l + 2][i] = 0;
1346                     s->sb_samples[1][k * 12 + l + 0][i] = 0;
1347                     s->sb_samples[1][k * 12 + l + 1][i] = 0;
1348                     s->sb_samples[1][k * 12 + l + 2][i] = 0;
1349                 }
1350                 /* next subband in alloc table */
1351                 j += 1 << bit_alloc_bits; 
1352             }
1353             /* fill remaining samples to zero */
1354             for(i=sblimit;i<SBLIMIT;i++) {
1355                 for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1356                     s->sb_samples[ch][k * 12 + l + 0][i] = 0;
1357                     s->sb_samples[ch][k * 12 + l + 1][i] = 0;
1358                     s->sb_samples[ch][k * 12 + l + 2][i] = 0;
1359                 }
1360             }
1361         }
1362     }
1363     return 3 * 12;
1364 }
1365
1366 /*
1367  * Seek back in the stream for backstep bytes (at most 511 bytes)
1368  */
1369 static void seek_to_maindata(MPADecodeContext *s, long backstep)
1370 {
1371     UINT8 *ptr;
1372
1373     /* compute current position in stream */
1374 #ifdef ALT_BITSTREAM_READER
1375     ptr = s->gb.buffer + (s->gb.index>>3);
1376 #else
1377     ptr = s->gb.buf_ptr - (s->gb.bit_cnt >> 3);
1378 #endif    
1379     /* copy old data before current one */
1380     ptr -= backstep;
1381     memcpy(ptr, s->inbuf1[s->inbuf_index ^ 1] + 
1382            BACKSTEP_SIZE + s->old_frame_size - backstep, backstep);
1383     /* init get bits again */
1384     init_get_bits(&s->gb, ptr, s->frame_size + backstep);
1385
1386     /* prepare next buffer */
1387     s->inbuf_index ^= 1;
1388     s->inbuf = &s->inbuf1[s->inbuf_index][BACKSTEP_SIZE];
1389     s->old_frame_size = s->frame_size;
1390 }
1391
1392 static inline void lsf_sf_expand(int *slen,
1393                                  int sf, int n1, int n2, int n3)
1394 {
1395     if (n3) {
1396         slen[3] = sf % n3;
1397         sf /= n3;
1398     } else {
1399         slen[3] = 0;
1400     }
1401     if (n2) {
1402         slen[2] = sf % n2;
1403         sf /= n2;
1404     } else {
1405         slen[2] = 0;
1406     }
1407     slen[1] = sf % n1;
1408     sf /= n1;
1409     slen[0] = sf;
1410 }
1411
1412 static void exponents_from_scale_factors(MPADecodeContext *s, 
1413                                          GranuleDef *g,
1414                                          INT16 *exponents)
1415 {
1416     const UINT8 *bstab, *pretab;
1417     int len, i, j, k, l, v0, shift, gain, gains[3];
1418     INT16 *exp_ptr;
1419
1420     exp_ptr = exponents;
1421     gain = g->global_gain - 210;
1422     shift = g->scalefac_scale + 1;
1423
1424     bstab = band_size_long[s->sample_rate_index];
1425     pretab = mpa_pretab[g->preflag];
1426     for(i=0;i<g->long_end;i++) {
1427         v0 = gain - ((g->scale_factors[i] + pretab[i]) << shift);
1428         len = bstab[i];
1429         for(j=len;j>0;j--)
1430             *exp_ptr++ = v0;
1431     }
1432
1433     if (g->short_start < 13) {
1434         bstab = band_size_short[s->sample_rate_index];
1435         gains[0] = gain - (g->subblock_gain[0] << 3);
1436         gains[1] = gain - (g->subblock_gain[1] << 3);
1437         gains[2] = gain - (g->subblock_gain[2] << 3);
1438         k = g->long_end;
1439         for(i=g->short_start;i<13;i++) {
1440             len = bstab[i];
1441             for(l=0;l<3;l++) {
1442                 v0 = gains[l] - (g->scale_factors[k++] << shift);
1443                 for(j=len;j>0;j--)
1444                 *exp_ptr++ = v0;
1445             }
1446         }
1447     }
1448 }
1449
1450 /* handle n = 0 too */
1451 static inline int get_bitsz(GetBitContext *s, int n)
1452 {
1453     if (n == 0)
1454         return 0;
1455     else
1456         return get_bits(s, n);
1457 }
1458
1459 static int huffman_decode(MPADecodeContext *s, GranuleDef *g,
1460                           INT16 *exponents, int end_pos)
1461 {
1462     int s_index;
1463     int linbits, code, x, y, l, v, i, j, k, pos;
1464     UINT8 *last_buf_ptr;
1465     UINT32 last_bit_buf;
1466     int last_bit_cnt;
1467     VLC *vlc;
1468     UINT8 *code_table;
1469
1470     /* low frequencies (called big values) */
1471     s_index = 0;
1472     for(i=0;i<3;i++) {
1473         j = g->region_size[i];
1474         if (j == 0)
1475             continue;
1476         /* select vlc table */
1477         k = g->table_select[i];
1478         l = mpa_huff_data[k][0];
1479         linbits = mpa_huff_data[k][1];
1480         vlc = &huff_vlc[l];
1481         code_table = huff_code_table[l];
1482
1483         /* read huffcode and compute each couple */
1484         for(;j>0;j--) {
1485             if (get_bits_count(&s->gb) >= end_pos)
1486                 break;
1487             if (code_table) {
1488                 code = get_vlc(&s->gb, vlc);
1489                 if (code < 0)
1490                     return -1;
1491                 y = code_table[code];
1492                 x = y >> 4;
1493                 y = y & 0x0f;
1494             } else {
1495                 x = 0;
1496                 y = 0;
1497             }
1498             dprintf("region=%d n=%d x=%d y=%d exp=%d\n", 
1499                     i, g->region_size[i] - j, x, y, exponents[s_index]);
1500             if (x) {
1501                 if (x == 15)
1502                     x += get_bitsz(&s->gb, linbits);
1503                 v = l3_unscale(x, exponents[s_index]);
1504                 if (get_bits1(&s->gb))
1505                     v = -v;
1506             } else {
1507                 v = 0;
1508             }
1509             g->sb_hybrid[s_index++] = v;
1510             if (y) {
1511                 if (y == 15)
1512                     y += get_bitsz(&s->gb, linbits);
1513                 v = l3_unscale(y, exponents[s_index]);
1514                 if (get_bits1(&s->gb))
1515                     v = -v;
1516             } else {
1517                 v = 0;
1518             }
1519             g->sb_hybrid[s_index++] = v;
1520         }
1521     }
1522             
1523     /* high frequencies */
1524     vlc = &huff_quad_vlc[g->count1table_select];
1525     last_buf_ptr = NULL;
1526     last_bit_buf = 0;
1527     last_bit_cnt = 0;
1528     while (s_index <= 572) {
1529         pos = get_bits_count(&s->gb);
1530         if (pos >= end_pos) {
1531             if (pos > end_pos && last_buf_ptr != NULL) {
1532                 /* some encoders generate an incorrect size for this
1533                    part. We must go back into the data */
1534                 s_index -= 4;
1535 #ifdef ALT_BITSTREAM_READER
1536                 s->gb.buffer = last_buf_ptr;
1537                 s->gb.index = last_bit_cnt;
1538 #else
1539                 s->gb.buf_ptr = last_buf_ptr;
1540                 s->gb.bit_buf = last_bit_buf;
1541                 s->gb.bit_cnt = last_bit_cnt;
1542 #endif            
1543             }
1544             break;
1545         }
1546 #ifdef ALT_BITSTREAM_READER
1547         last_buf_ptr = s->gb.buffer;
1548         last_bit_cnt = s->gb.index;
1549 #else
1550         last_buf_ptr = s->gb.buf_ptr;
1551         last_bit_buf = s->gb.bit_buf;
1552         last_bit_cnt = s->gb.bit_cnt;
1553 #endif
1554         
1555         code = get_vlc(&s->gb, vlc);
1556         dprintf("t=%d code=%d\n", g->count1table_select, code);
1557         if (code < 0)
1558             return -1;
1559         for(i=0;i<4;i++) {
1560             if (code & (8 >> i)) {
1561                 /* non zero value. Could use a hand coded function for
1562                    'one' value */
1563                 v = l3_unscale(1, exponents[s_index]);
1564                 if(get_bits1(&s->gb))
1565                     v = -v;
1566             } else {
1567                 v = 0;
1568             }
1569             g->sb_hybrid[s_index++] = v;
1570         }
1571     }
1572     while (s_index < 576)
1573         g->sb_hybrid[s_index++] = 0;
1574     return 0;
1575 }
1576
1577 /* Reorder short blocks from bitstream order to interleaved order. It
1578    would be faster to do it in parsing, but the code would be far more
1579    complicated */
1580 static void reorder_block(MPADecodeContext *s, GranuleDef *g)
1581 {
1582     int i, j, k, len;
1583     INT32 *ptr, *dst, *ptr1;
1584     INT32 tmp[576];
1585
1586     if (g->block_type != 2)
1587         return;
1588
1589     if (g->switch_point) {
1590         if (s->sample_rate_index != 8) {
1591             ptr = g->sb_hybrid + 36;
1592         } else {
1593             ptr = g->sb_hybrid + 48;
1594         }
1595     } else {
1596         ptr = g->sb_hybrid;
1597     }
1598     
1599     for(i=g->short_start;i<13;i++) {
1600         len = band_size_short[s->sample_rate_index][i];
1601         ptr1 = ptr;
1602         for(k=0;k<3;k++) {
1603             dst = tmp + k;
1604             for(j=len;j>0;j--) {
1605                 *dst = *ptr++;
1606                 dst += 3;
1607             }
1608         }
1609         memcpy(ptr1, tmp, len * 3 * sizeof(INT32));
1610     }
1611 }
1612
1613 #define ISQRT2 FIXR(0.70710678118654752440)
1614
1615 static void compute_stereo(MPADecodeContext *s,
1616                            GranuleDef *g0, GranuleDef *g1)
1617 {
1618     int i, j, k, l;
1619     INT32 v1, v2;
1620     int sf_max, tmp0, tmp1, sf, len, non_zero_found;
1621     INT32 (*is_tab)[16];
1622     INT32 *tab0, *tab1;
1623     int non_zero_found_short[3];
1624
1625     /* intensity stereo */
1626     if (s->mode_ext & MODE_EXT_I_STEREO) {
1627         if (!s->lsf) {
1628             is_tab = is_table;
1629             sf_max = 7;
1630         } else {
1631             is_tab = is_table_lsf[g1->scalefac_compress & 1];
1632             sf_max = 16;
1633         }
1634             
1635         tab0 = g0->sb_hybrid + 576;
1636         tab1 = g1->sb_hybrid + 576;
1637
1638         non_zero_found_short[0] = 0;
1639         non_zero_found_short[1] = 0;
1640         non_zero_found_short[2] = 0;
1641         k = (13 - g1->short_start) * 3 + g1->long_end - 3;
1642         for(i = 12;i >= g1->short_start;i--) {
1643             /* for last band, use previous scale factor */
1644             if (i != 11)
1645                 k -= 3;
1646             len = band_size_short[s->sample_rate_index][i];
1647             for(l=2;l>=0;l--) {
1648                 tab0 -= len;
1649                 tab1 -= len;
1650                 if (!non_zero_found_short[l]) {
1651                     /* test if non zero band. if so, stop doing i-stereo */
1652                     for(j=0;j<len;j++) {
1653                         if (tab1[j] != 0) {
1654                             non_zero_found_short[l] = 1;
1655                             goto found1;
1656                         }
1657                     }
1658                     sf = g1->scale_factors[k + l];
1659                     if (sf >= sf_max)
1660                         goto found1;
1661
1662                     v1 = is_tab[0][sf];
1663                     v2 = is_tab[1][sf];
1664                     for(j=0;j<len;j++) {
1665                         tmp0 = tab0[j];
1666                         tab0[j] = MULL(tmp0, v1);
1667                         tab1[j] = MULL(tmp0, v2);
1668                     }
1669                 } else {
1670                 found1:
1671                     if (s->mode_ext & MODE_EXT_MS_STEREO) {
1672                         /* lower part of the spectrum : do ms stereo
1673                            if enabled */
1674                         for(j=0;j<len;j++) {
1675                             tmp0 = tab0[j];
1676                             tmp1 = tab1[j];
1677                             tab0[j] = MULL(tmp0 + tmp1, ISQRT2);
1678                             tab1[j] = MULL(tmp0 - tmp1, ISQRT2);
1679                         }
1680                     }
1681                 }
1682             }
1683         }
1684
1685         non_zero_found = non_zero_found_short[0] | 
1686             non_zero_found_short[1] | 
1687             non_zero_found_short[2];
1688
1689         for(i = g1->long_end - 1;i >= 0;i--) {
1690             len = band_size_long[s->sample_rate_index][i];
1691             tab0 -= len;
1692             tab1 -= len;
1693             /* test if non zero band. if so, stop doing i-stereo */
1694             if (!non_zero_found) {
1695                 for(j=0;j<len;j++) {
1696                     if (tab1[j] != 0) {
1697                         non_zero_found = 1;
1698                         goto found2;
1699                     }
1700                 }
1701                 /* for last band, use previous scale factor */
1702                 k = (i == 21) ? 20 : i;
1703                 sf = g1->scale_factors[k];
1704                 if (sf >= sf_max)
1705                     goto found2;
1706                 v1 = is_tab[0][sf];
1707                 v2 = is_tab[1][sf];
1708                 for(j=0;j<len;j++) {
1709                     tmp0 = tab0[j];
1710                     tab0[j] = MULL(tmp0, v1);
1711                     tab1[j] = MULL(tmp0, v2);
1712                 }
1713             } else {
1714             found2:
1715                 if (s->mode_ext & MODE_EXT_MS_STEREO) {
1716                     /* lower part of the spectrum : do ms stereo
1717                        if enabled */
1718                     for(j=0;j<len;j++) {
1719                         tmp0 = tab0[j];
1720                         tmp1 = tab1[j];
1721                         tab0[j] = MULL(tmp0 + tmp1, ISQRT2);
1722                         tab1[j] = MULL(tmp0 - tmp1, ISQRT2);
1723                     }
1724                 }
1725             }
1726         }
1727     } else if (s->mode_ext & MODE_EXT_MS_STEREO) {
1728         /* ms stereo ONLY */
1729         /* NOTE: the 1/sqrt(2) normalization factor is included in the
1730            global gain */
1731         tab0 = g0->sb_hybrid;
1732         tab1 = g1->sb_hybrid;
1733         for(i=0;i<576;i++) {
1734             tmp0 = tab0[i];
1735             tmp1 = tab1[i];
1736             tab0[i] = tmp0 + tmp1;
1737             tab1[i] = tmp0 - tmp1;
1738         }
1739     }
1740 }
1741
1742 static void compute_antialias(MPADecodeContext *s,
1743                               GranuleDef *g)
1744 {
1745     INT32 *ptr, *p0, *p1, *csa;
1746     int n, tmp0, tmp1, i, j;
1747
1748     /* we antialias only "long" bands */
1749     if (g->block_type == 2) {
1750         if (!g->switch_point)
1751             return;
1752         /* XXX: check this for 8000Hz case */
1753         n = 1;
1754     } else {
1755         n = SBLIMIT - 1;
1756     }
1757     
1758     ptr = g->sb_hybrid + 18;
1759     for(i = n;i > 0;i--) {
1760         p0 = ptr - 1;
1761         p1 = ptr;
1762         csa = &csa_table[0][0];
1763         for(j=0;j<8;j++) {
1764             tmp0 = *p0;
1765             tmp1 = *p1;
1766             *p0 = FRAC_RND(MUL64(tmp0, csa[0]) - MUL64(tmp1, csa[1]));
1767             *p1 = FRAC_RND(MUL64(tmp0, csa[1]) + MUL64(tmp1, csa[0]));
1768             p0--;
1769             p1++;
1770             csa += 2;
1771         }
1772         ptr += 18;
1773     }
1774 }
1775
1776 static void compute_imdct(MPADecodeContext *s,
1777                           GranuleDef *g, 
1778                           INT32 *sb_samples,
1779                           INT32 *mdct_buf)
1780 {
1781     INT32 *ptr, *win, *win1, *buf, *buf2, *out_ptr, *ptr1;
1782     INT32 in[6];
1783     INT32 out[36];
1784     INT32 out2[12];
1785     int i, j, k, mdct_long_end, v, sblimit;
1786
1787     /* find last non zero block */
1788     ptr = g->sb_hybrid + 576;
1789     ptr1 = g->sb_hybrid + 2 * 18;
1790     while (ptr >= ptr1) {
1791         ptr -= 6;
1792         v = ptr[0] | ptr[1] | ptr[2] | ptr[3] | ptr[4] | ptr[5];
1793         if (v != 0)
1794             break;
1795     }
1796     sblimit = ((ptr - g->sb_hybrid) / 18) + 1;
1797
1798     if (g->block_type == 2) {
1799         /* XXX: check for 8000 Hz */
1800         if (g->switch_point)
1801             mdct_long_end = 2;
1802         else
1803             mdct_long_end = 0;
1804     } else {
1805         mdct_long_end = sblimit;
1806     }
1807
1808     buf = mdct_buf;
1809     ptr = g->sb_hybrid;
1810     for(j=0;j<mdct_long_end;j++) {
1811         imdct36(out, ptr);
1812         /* apply window & overlap with previous buffer */
1813         out_ptr = sb_samples + j;
1814         /* select window */
1815         if (g->switch_point && j < 2)
1816             win1 = mdct_win[0];
1817         else
1818             win1 = mdct_win[g->block_type];
1819         /* select frequency inversion */
1820         win = win1 + ((4 * 36) & -(j & 1));
1821         for(i=0;i<18;i++) {
1822             *out_ptr = MULL(out[i], win[i]) + buf[i];
1823             buf[i] = MULL(out[i + 18], win[i + 18]);
1824             out_ptr += SBLIMIT;
1825         }
1826         ptr += 18;
1827         buf += 18;
1828     }
1829     for(j=mdct_long_end;j<sblimit;j++) {
1830         for(i=0;i<6;i++) {
1831             out[i] = 0;
1832             out[6 + i] = 0;
1833             out[30+i] = 0;
1834         }
1835         /* select frequency inversion */
1836         win = mdct_win[2] + ((4 * 36) & -(j & 1));
1837         buf2 = out + 6;
1838         for(k=0;k<3;k++) {
1839             /* reorder input for short mdct */
1840             ptr1 = ptr + k;
1841             for(i=0;i<6;i++) {
1842                 in[i] = *ptr1;
1843                 ptr1 += 3;
1844             }
1845             imdct12(out2, in);
1846             /* apply 12 point window and do small overlap */
1847             for(i=0;i<6;i++) {
1848                 buf2[i] = MULL(out2[i], win[i]) + buf2[i];
1849                 buf2[i + 6] = MULL(out2[i + 6], win[i + 6]);
1850             }
1851             buf2 += 6;
1852         }
1853         /* overlap */
1854         out_ptr = sb_samples + j;
1855         for(i=0;i<18;i++) {
1856             *out_ptr = out[i] + buf[i];
1857             buf[i] = out[i + 18];
1858             out_ptr += SBLIMIT;
1859         }
1860         ptr += 18;
1861         buf += 18;
1862     }
1863     /* zero bands */
1864     for(j=sblimit;j<SBLIMIT;j++) {
1865         /* overlap */
1866         out_ptr = sb_samples + j;
1867         for(i=0;i<18;i++) {
1868             *out_ptr = buf[i];
1869             buf[i] = 0;
1870             out_ptr += SBLIMIT;
1871         }
1872         buf += 18;
1873     }
1874 }
1875
1876 #ifdef DEBUG
1877 void sample_dump(int fnum, INT32 *tab, int n)
1878 {
1879     static FILE *files[16], *f;
1880     char buf[512];
1881
1882     f = files[fnum];
1883     if (!f) {
1884         sprintf(buf, "/tmp/out%d.pcm", fnum);
1885         f = fopen(buf, "w");
1886         if (!f)
1887             return;
1888         files[fnum] = f;
1889     }
1890     
1891     if (fnum == 0) {
1892         int i;
1893         static int pos = 0;
1894         printf("pos=%d\n", pos);
1895         for(i=0;i<n;i++) {
1896             printf(" %f", (double)tab[i] / 32768.0);
1897             if ((i % 18) == 17)
1898                 printf("\n");
1899         }
1900         pos += n;
1901     }
1902
1903     fwrite(tab, 1, n * sizeof(INT32), f);
1904 }
1905 #endif
1906
1907
1908 /* main layer3 decoding function */
1909 static int mp_decode_layer3(MPADecodeContext *s)
1910 {
1911     int nb_granules, main_data_begin, private_bits;
1912     int gr, ch, blocksplit_flag, i, j, k, n, bits_pos, bits_left;
1913     GranuleDef granules[2][2], *g;
1914     INT16 exponents[576];
1915
1916     /* read side info */
1917     if (s->lsf) {
1918         main_data_begin = get_bits(&s->gb, 8);
1919         if (s->nb_channels == 2)
1920             private_bits = get_bits(&s->gb, 2);
1921         else
1922             private_bits = get_bits(&s->gb, 1);
1923         nb_granules = 1;
1924     } else {
1925         main_data_begin = get_bits(&s->gb, 9);
1926         if (s->nb_channels == 2)
1927             private_bits = get_bits(&s->gb, 3);
1928         else
1929             private_bits = get_bits(&s->gb, 5);
1930         nb_granules = 2;
1931         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1932             granules[ch][0].scfsi = 0; /* all scale factors are transmitted */
1933             granules[ch][1].scfsi = get_bits(&s->gb, 4);
1934         }
1935     }
1936     
1937     for(gr=0;gr<nb_granules;gr++) {
1938         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
1939             dprintf("gr=%d ch=%d: side_info\n", gr, ch);
1940             g = &granules[ch][gr];
1941             g->part2_3_length = get_bits(&s->gb, 12);
1942             g->big_values = get_bits(&s->gb, 9);
1943             g->global_gain = get_bits(&s->gb, 8);
1944             /* if MS stereo only is selected, we precompute the
1945                1/sqrt(2) renormalization factor */
1946             if ((s->mode_ext & (MODE_EXT_MS_STEREO | MODE_EXT_I_STEREO)) == 
1947                 MODE_EXT_MS_STEREO)
1948                 g->global_gain -= 2;
1949             if (s->lsf)
1950                 g->scalefac_compress = get_bits(&s->gb, 9);
1951             else
1952                 g->scalefac_compress = get_bits(&s->gb, 4);
1953             blocksplit_flag = get_bits(&s->gb, 1);
1954             if (blocksplit_flag) {
1955                 g->block_type = get_bits(&s->gb, 2);
1956                 if (g->block_type == 0)
1957                     return -1;
1958                 g->switch_point = get_bits(&s->gb, 1);
1959                 for(i=0;i<2;i++)
1960                     g->table_select[i] = get_bits(&s->gb, 5);
1961                 for(i=0;i<3;i++) 
1962                     g->subblock_gain[i] = get_bits(&s->gb, 3);
1963                 /* compute huffman coded region sizes */
1964                 if (g->block_type == 2)
1965                     g->region_size[0] = (36 / 2);
1966                 else {
1967                     if (s->sample_rate_index <= 2) 
1968                         g->region_size[0] = (36 / 2);
1969                     else if (s->sample_rate_index != 8) 
1970                         g->region_size[0] = (54 / 2);
1971                     else
1972                         g->region_size[0] = (108 / 2);
1973                 }
1974                 g->region_size[1] = (576 / 2);
1975             } else {
1976                 int region_address1, region_address2, l;
1977                 g->block_type = 0;
1978                 g->switch_point = 0;
1979                 for(i=0;i<3;i++)
1980                     g->table_select[i] = get_bits(&s->gb, 5);
1981                 /* compute huffman coded region sizes */
1982                 region_address1 = get_bits(&s->gb, 4);
1983                 region_address2 = get_bits(&s->gb, 3);
1984                 dprintf("region1=%d region2=%d\n", 
1985                         region_address1, region_address2);
1986                 g->region_size[0] = 
1987                     band_index_long[s->sample_rate_index][region_address1 + 1] >> 1;
1988                 l = region_address1 + region_address2 + 2;
1989                 /* should not overflow */
1990                 if (l > 22)
1991                     l = 22;
1992                 g->region_size[1] = 
1993                     band_index_long[s->sample_rate_index][l] >> 1;
1994             }
1995             /* convert region offsets to region sizes and truncate
1996                size to big_values */
1997             g->region_size[2] = (576 / 2);
1998             j = 0;
1999             for(i=0;i<3;i++) {
2000                 k = g->region_size[i];
2001                 if (k > g->big_values)
2002                     k = g->big_values;
2003                 g->region_size[i] = k - j;
2004                 j = k;
2005             }
2006
2007             /* compute band indexes */
2008             if (g->block_type == 2) {
2009                 if (g->switch_point) {
2010                     /* if switched mode, we handle the 36 first samples as
2011                        long blocks.  For 8000Hz, we handle the 48 first
2012                        exponents as long blocks (XXX: check this!) */
2013                     if (s->sample_rate_index <= 2)
2014                         g->long_end = 8;
2015                     else if (s->sample_rate_index != 8)
2016                         g->long_end = 6;
2017                     else
2018                         g->long_end = 4; /* 8000 Hz */
2019                     
2020                     if (s->sample_rate_index != 8)
2021                         g->short_start = 3;
2022                     else
2023                         g->short_start = 2; 
2024                 } else {
2025                     g->long_end = 0;
2026                     g->short_start = 0;
2027                 }
2028             } else {
2029                 g->short_start = 13;
2030                 g->long_end = 22;
2031             }
2032             
2033             g->preflag = 0;
2034             if (!s->lsf)
2035                 g->preflag = get_bits(&s->gb, 1);
2036             g->scalefac_scale = get_bits(&s->gb, 1);
2037             g->count1table_select = get_bits(&s->gb, 1);
2038             dprintf("block_type=%d switch_point=%d\n",
2039                     g->block_type, g->switch_point);
2040         }
2041     }
2042
2043     /* now we get bits from the main_data_begin offset */
2044     dprintf("seekback: %d\n", main_data_begin);
2045     seek_to_maindata(s, main_data_begin);
2046
2047     for(gr=0;gr<nb_granules;gr++) {
2048         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
2049             g = &granules[ch][gr];
2050             
2051             bits_pos = get_bits_count(&s->gb);
2052             
2053             if (!s->lsf) {
2054                 UINT8 *sc;
2055                 int slen, slen1, slen2;
2056
2057                 /* MPEG1 scale factors */
2058                 slen1 = slen_table[0][g->scalefac_compress];
2059                 slen2 = slen_table[1][g->scalefac_compress];
2060                 dprintf("slen1=%d slen2=%d\n", slen1, slen2);
2061                 if (g->block_type == 2) {
2062                     n = g->switch_point ? 17 : 18;
2063                     j = 0;
2064                     for(i=0;i<n;i++)
2065                         g->scale_factors[j++] = get_bitsz(&s->gb, slen1);
2066                     for(i=0;i<18;i++)
2067                         g->scale_factors[j++] = get_bitsz(&s->gb, slen2);
2068                     for(i=0;i<3;i++)
2069                         g->scale_factors[j++] = 0;
2070                 } else {
2071                     sc = granules[ch][0].scale_factors;
2072                     j = 0;
2073                     for(k=0;k<4;k++) {
2074                         n = (k == 0 ? 6 : 5);
2075                         if ((g->scfsi & (0x8 >> k)) == 0) {
2076                             slen = (k < 2) ? slen1 : slen2;
2077                             for(i=0;i<n;i++)
2078                                 g->scale_factors[j++] = get_bitsz(&s->gb, slen);
2079                         } else {
2080                             /* simply copy from last granule */
2081                             for(i=0;i<n;i++) {
2082                                 g->scale_factors[j] = sc[j];
2083                                 j++;
2084                             }
2085                         }
2086                     }
2087                     g->scale_factors[j++] = 0;
2088                 }
2089 #ifdef DEBUG
2090                 {
2091                     printf("scfsi=%x gr=%d ch=%d scale_factors:\n", 
2092                            g->scfsi, gr, ch);
2093                     for(i=0;i<j;i++)
2094                         printf(" %d", g->scale_factors[i]);
2095                     printf("\n");
2096                 }
2097 #endif
2098             } else {
2099                 int tindex, tindex2, slen[4], sl, sf;
2100
2101                 /* LSF scale factors */
2102                 if (g->block_type == 2) {
2103                     tindex = g->switch_point ? 2 : 1;
2104                 } else {
2105                     tindex = 0;
2106                 }
2107                 sf = g->scalefac_compress;
2108                 if ((s->mode_ext & MODE_EXT_I_STEREO) && ch == 1) {
2109                     /* intensity stereo case */
2110                     sf >>= 1;
2111                     if (sf < 180) {
2112                         lsf_sf_expand(slen, sf, 6, 6, 0);
2113                         tindex2 = 3;
2114                     } else if (sf < 244) {
2115                         lsf_sf_expand(slen, sf - 180, 4, 4, 0);
2116                         tindex2 = 4;
2117                     } else {
2118                         lsf_sf_expand(slen, sf - 244, 3, 0, 0);
2119                         tindex2 = 5;
2120                     }
2121                 } else {
2122                     /* normal case */
2123                     if (sf < 400) {
2124                         lsf_sf_expand(slen, sf, 5, 4, 4);
2125                         tindex2 = 0;
2126                     } else if (sf < 500) {
2127                         lsf_sf_expand(slen, sf - 400, 5, 4, 0);
2128                         tindex2 = 1;
2129                     } else {
2130                         lsf_sf_expand(slen, sf - 500, 3, 0, 0);
2131                         tindex2 = 2;
2132                         g->preflag = 1;
2133                     }
2134                 }
2135
2136                 j = 0;
2137                 for(k=0;k<4;k++) {
2138                     n = lsf_nsf_table[tindex2][tindex][k];
2139                     sl = slen[k];
2140                     for(i=0;i<n;i++)
2141                         g->scale_factors[j++] = get_bitsz(&s->gb, sl);
2142                 }
2143                 /* XXX: should compute exact size */
2144                 for(;j<40;j++)
2145                     g->scale_factors[j] = 0;
2146 #ifdef DEBUG
2147                 {
2148                     printf("gr=%d ch=%d scale_factors:\n", 
2149                            gr, ch);
2150                     for(i=0;i<40;i++)
2151                         printf(" %d", g->scale_factors[i]);
2152                     printf("\n");
2153                 }
2154 #endif
2155             }
2156
2157             exponents_from_scale_factors(s, g, exponents);
2158
2159             /* read Huffman coded residue */
2160             if (huffman_decode(s, g, exponents,
2161                                bits_pos + g->part2_3_length) < 0)
2162                 return -1;
2163 #if defined(DEBUG) && 0
2164             sample_dump(3, g->sb_hybrid, 576);
2165 #endif
2166
2167             /* skip extension bits */
2168             bits_left = g->part2_3_length - (get_bits_count(&s->gb) - bits_pos);
2169             if (bits_left < 0) {
2170                 dprintf("bits_left=%d\n", bits_left);
2171                 return -1;
2172             }
2173             while (bits_left >= 16) {
2174                 skip_bits(&s->gb, 16);
2175                 bits_left -= 16;
2176             }
2177             if (bits_left > 0)
2178                 skip_bits(&s->gb, bits_left);
2179         } /* ch */
2180
2181         if (s->nb_channels == 2)
2182             compute_stereo(s, &granules[0][gr], &granules[1][gr]);
2183
2184         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
2185             g = &granules[ch][gr];
2186
2187             reorder_block(s, g);
2188 #ifdef DEBUG
2189             sample_dump(0, g->sb_hybrid, 576);
2190 #endif
2191             compute_antialias(s, g);
2192 #ifdef DEBUG
2193             sample_dump(1, g->sb_hybrid, 576);
2194 #endif
2195             compute_imdct(s, g, &s->sb_samples[ch][18 * gr][0], s->mdct_buf[ch]); 
2196 #ifdef DEBUG
2197             sample_dump(2, &s->sb_samples[ch][18 * gr][0], 576);
2198 #endif
2199         }
2200     } /* gr */
2201     return nb_granules * 18;
2202 }
2203
2204 static int mp_decode_frame(MPADecodeContext *s, 
2205                            short *samples)
2206 {
2207     int i, nb_frames, ch;
2208     short *samples_ptr;
2209
2210     init_get_bits(&s->gb, s->inbuf + HEADER_SIZE, 
2211                   s->inbuf_ptr - s->inbuf - HEADER_SIZE);
2212     
2213     /* skip error protection field */
2214     if (s->error_protection)
2215         get_bits(&s->gb, 16);
2216
2217     dprintf("frame %d:\n", s->frame_count);
2218     switch(s->layer) {
2219     case 1:
2220         nb_frames = mp_decode_layer1(s);
2221         break;
2222     case 2:
2223         nb_frames = mp_decode_layer2(s);
2224         break;
2225     case 3:
2226     default:
2227         nb_frames = mp_decode_layer3(s);
2228         break;
2229     }
2230 #if defined(DEBUG)
2231     for(i=0;i<nb_frames;i++) {
2232         for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
2233             int j;
2234             printf("%d-%d:", i, ch);
2235             for(j=0;j<SBLIMIT;j++)
2236                 printf(" %0.6f", (double)s->sb_samples[ch][i][j] / FRAC_ONE);
2237             printf("\n");
2238         }
2239     }
2240 #endif
2241     /* apply the synthesis filter */
2242     for(ch=0;ch<s->nb_channels;ch++) {
2243         samples_ptr = samples + ch;
2244         for(i=0;i<nb_frames;i++) {
2245             synth_filter(s, ch, samples_ptr, s->nb_channels,
2246                          s->sb_samples[ch][i]);
2247             samples_ptr += 32 * s->nb_channels;
2248         }
2249     }
2250 #ifdef DEBUG
2251     s->frame_count++;        
2252 #endif
2253     return nb_frames * 32 * sizeof(short) * s->nb_channels;
2254 }
2255
2256 static int decode_frame(AVCodecContext * avctx,
2257                         void *data, int *data_size,
2258                         UINT8 * buf, int buf_size)
2259 {
2260     MPADecodeContext *s = avctx->priv_data;
2261     UINT32 header;
2262     UINT8 *buf_ptr;
2263     int len, out_size;
2264     short *out_samples = data;
2265
2266     *data_size = 0;
2267     buf_ptr = buf;
2268     while (buf_size > 0) {
2269         len = s->inbuf_ptr - s->inbuf;
2270         if (s->frame_size == 0) {
2271             /* special case for next header for first frame in free
2272                format case (XXX: find a simpler method) */
2273             if (s->free_format_next_header != 0) {
2274                 s->inbuf[0] = s->free_format_next_header >> 24;
2275                 s->inbuf[1] = s->free_format_next_header >> 16;
2276                 s->inbuf[2] = s->free_format_next_header >> 8;
2277                 s->inbuf[3] = s->free_format_next_header;
2278                 s->inbuf_ptr = s->inbuf + 4;
2279                 s->free_format_next_header = 0;
2280                 goto got_header;
2281             }
2282             /* no header seen : find one. We need at least HEADER_SIZE
2283                bytes to parse it */
2284             len = HEADER_SIZE - len;
2285             if (len > buf_size)
2286                 len = buf_size;
2287             if (len > 0) {
2288                 memcpy(s->inbuf_ptr, buf_ptr, len);
2289                 buf_ptr += len;
2290                 buf_size -= len;
2291                 s->inbuf_ptr += len;
2292             }
2293             if ((s->inbuf_ptr - s->inbuf) >= HEADER_SIZE) {
2294             got_header:
2295                 header = (s->inbuf[0] << 24) | (s->inbuf[1] << 16) |
2296                     (s->inbuf[2] << 8) | s->inbuf[3];
2297
2298                 if (check_header(header) < 0) {
2299                     /* no sync found : move by one byte (inefficient, but simple!) */
2300                     memcpy(s->inbuf, s->inbuf + 1, s->inbuf_ptr - s->inbuf - 1);
2301                     s->inbuf_ptr--;
2302                     dprintf("skip %x\n", header);
2303                     /* reset free format frame size to give a chance
2304                        to get a new bitrate */
2305                     s->free_format_frame_size = 0;
2306                 } else {
2307                     if (decode_header(s, header) == 1) {
2308                         /* free format: compute frame size */
2309                         s->frame_size = -1;
2310                         memcpy(s->inbuf, s->inbuf + 1, s->inbuf_ptr - s->inbuf - 1);
2311                         s->inbuf_ptr--;
2312                     } else {
2313                         /* update codec info */
2314                         avctx->sample_rate = s->sample_rate;
2315                         avctx->channels = s->nb_channels;
2316                         avctx->bit_rate = s->bit_rate;
2317                         avctx->frame_size = s->frame_size;
2318                     }
2319                 }
2320             }
2321         } else if (s->frame_size == -1) {
2322             /* free format : find next sync to compute frame size */
2323             len = MPA_MAX_CODED_FRAME_SIZE - len;
2324             if (len > buf_size)
2325                 len = buf_size;
2326             if (len == 0) {
2327                 /* frame too long: resync */
2328                 s->frame_size = 0;
2329             } else {
2330                 UINT8 *p, *pend;
2331                 UINT32 header1;
2332                 int padding;
2333
2334                 memcpy(s->inbuf_ptr, buf_ptr, len);
2335                 /* check for header */
2336                 p = s->inbuf_ptr - 3;
2337                 pend = s->inbuf_ptr + len - 4;
2338                 while (p <= pend) {
2339                     header = (p[0] << 24) | (p[1] << 16) |
2340                         (p[2] << 8) | p[3];
2341                     header1 = (s->inbuf[0] << 24) | (s->inbuf[1] << 16) |
2342                         (s->inbuf[2] << 8) | s->inbuf[3];
2343                     /* check with high probability that we have a
2344                        valid header */
2345                     if ((header & SAME_HEADER_MASK) ==
2346                         (header1 & SAME_HEADER_MASK)) {
2347                         /* header found: update pointers */
2348                         len = (p + 4) - s->inbuf_ptr;
2349                         buf_ptr += len;
2350                         buf_size -= len;
2351                         s->inbuf_ptr = p;
2352                         /* compute frame size */
2353                         s->free_format_next_header = header;
2354                         s->free_format_frame_size = s->inbuf_ptr - s->inbuf;
2355                         padding = (header1 >> 9) & 1;
2356                         if (s->layer == 1)
2357                             s->free_format_frame_size -= padding * 4;
2358                         else
2359                             s->free_format_frame_size -= padding;
2360                         dprintf("free frame size=%d padding=%d\n", 
2361                                 s->free_format_frame_size, padding);
2362                         decode_header(s, header1);
2363                         goto next_data;
2364                     }
2365                     p++;
2366                 }
2367                 /* not found: simply increase pointers */
2368                 buf_ptr += len;
2369                 s->inbuf_ptr += len;
2370                 buf_size -= len;
2371             }
2372         } else if (len < s->frame_size) {
2373             if (s->frame_size > MPA_MAX_CODED_FRAME_SIZE)
2374                 s->frame_size = MPA_MAX_CODED_FRAME_SIZE;
2375             len = s->frame_size - len;
2376             if (len > buf_size)
2377                 len = buf_size;
2378             else if (len < 4)
2379                 len = buf_size > 4 ? 4 : buf_size;
2380             memcpy(s->inbuf_ptr, buf_ptr, len);
2381             buf_ptr += len;
2382             s->inbuf_ptr += len;
2383             buf_size -= len;
2384         } else {
2385             out_size = mp_decode_frame(s, out_samples);
2386             s->inbuf_ptr = s->inbuf;
2387             s->frame_size = 0;
2388             *data_size = out_size;
2389             break;
2390         }
2391     next_data:
2392     }
2393     return buf_ptr - buf;
2394 }
2395
2396 AVCodec mp3_decoder =
2397 {
2398     "mpegaudio",
2399     CODEC_TYPE_AUDIO,
2400     CODEC_ID_MP2,
2401     sizeof(MPADecodeContext),
2402     decode_init,
2403     NULL,
2404     NULL,
2405     decode_frame,
2406 };