git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/apedec.c

   1 /*
   2  * Monkey's Audio lossless audio decoder
   3  * Copyright (c) 2007 Benjamin Zores <ben@geexbox.org>
   4  *  based upon libdemac from Dave Chapman.
   5  *
   6  * This file is part of Libav.
   7  *
   8  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 #include "libavutil/avassert.h"
  24 #include "libavutil/channel_layout.h"
  25 #include "libavutil/opt.h"
  26 #include "avcodec.h"
  27 #include "dsputil.h"
  28 #include "bytestream.h"
  29 #include "internal.h"
  30
  31 /**
  32  * @file
  33  * Monkey's Audio lossless audio decoder
  34  */
  35
  36 #define MAX_CHANNELS        2
  37 #define MAX_BYTESPERSAMPLE  3
  38
  39 #define APE_FRAMECODE_MONO_SILENCE    1
  40 #define APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE  3
  41 #define APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO   4
  42
  43 #define HISTORY_SIZE 512
  44 #define PREDICTOR_ORDER 8
  45 /** Total size of all predictor histories */
  46 #define PREDICTOR_SIZE 50
  47
  48 #define YDELAYA (18 + PREDICTOR_ORDER*4)
  49 #define YDELAYB (18 + PREDICTOR_ORDER*3)
  50 #define XDELAYA (18 + PREDICTOR_ORDER*2)
  51 #define XDELAYB (18 + PREDICTOR_ORDER)
  52
  53 #define YADAPTCOEFFSA 18
  54 #define XADAPTCOEFFSA 14
  55 #define YADAPTCOEFFSB 10
  56 #define XADAPTCOEFFSB 5
  57
  58 /**
  59  * Possible compression levels
  60  * @{
  61  */
  62 enum APECompressionLevel {
  63     COMPRESSION_LEVEL_FAST       = 1000,
  64     COMPRESSION_LEVEL_NORMAL     = 2000,
  65     COMPRESSION_LEVEL_HIGH       = 3000,
  66     COMPRESSION_LEVEL_EXTRA_HIGH = 4000,
  67     COMPRESSION_LEVEL_INSANE     = 5000
  68 };
  69 /** @} */
  70
  71 #define APE_FILTER_LEVELS 3
  72
  73 /** Filter orders depending on compression level */
  74 static const uint16_t ape_filter_orders[5][APE_FILTER_LEVELS] = {
  75     {  0,   0,    0 },
  76     { 16,   0,    0 },
  77     { 64,   0,    0 },
  78     { 32, 256,    0 },
  79     { 16, 256, 1280 }
  80 };
  81
  82 /** Filter fraction bits depending on compression level */
  83 static const uint8_t ape_filter_fracbits[5][APE_FILTER_LEVELS] = {
  84     {  0,  0,  0 },
  85     { 11,  0,  0 },
  86     { 11,  0,  0 },
  87     { 10, 13,  0 },
  88     { 11, 13, 15 }
  89 };
  90
  91
  92 /** Filters applied to the decoded data */
  93 typedef struct APEFilter {
  94     int16_t *coeffs;        ///< actual coefficients used in filtering
  95     int16_t *adaptcoeffs;   ///< adaptive filter coefficients used for correcting of actual filter coefficients
  96     int16_t *historybuffer; ///< filter memory
  97     int16_t *delay;         ///< filtered values
  98
  99     int avg;
 100 } APEFilter;
 101
 102 typedef struct APERice {
 103     uint32_t k;
 104     uint32_t ksum;
 105 } APERice;
 106
 107 typedef struct APERangecoder {
 108     uint32_t low;           ///< low end of interval
 109     uint32_t range;         ///< length of interval
 110     uint32_t help;          ///< bytes_to_follow resp. intermediate value
 111     unsigned int buffer;    ///< buffer for input/output
 112 } APERangecoder;
 113
 114 /** Filter histories */
 115 typedef struct APEPredictor {
 116     int32_t *buf;
 117
 118     int32_t lastA[2];
 119
 120     int32_t filterA[2];
 121     int32_t filterB[2];
 122
 123     int32_t coeffsA[2][4];  ///< adaption coefficients
 124     int32_t coeffsB[2][5];  ///< adaption coefficients
 125     int32_t historybuffer[HISTORY_SIZE + PREDICTOR_SIZE];
 126 } APEPredictor;
 127
 128 /** Decoder context */
 129 typedef struct APEContext {
 130     AVClass *class;                          ///< class for AVOptions
 131     AVCodecContext *avctx;
 132     DSPContext dsp;
 133     int channels;
 134     int samples;                             ///< samples left to decode in current frame
 135     int bps;
 136
 137     int fileversion;                         ///< codec version, very important in decoding process
 138     int compression_level;                   ///< compression levels
 139     int fset;                                ///< which filter set to use (calculated from compression level)
 140     int flags;                               ///< global decoder flags
 141
 142     uint32_t CRC;                            ///< frame CRC
 143     int frameflags;                          ///< frame flags
 144     APEPredictor predictor;                  ///< predictor used for final reconstruction
 145
 146     int32_t *decoded_buffer;
 147     int decoded_size;
 148     int32_t *decoded[MAX_CHANNELS];          ///< decoded data for each channel
 149     int blocks_per_loop;                     ///< maximum number of samples to decode for each call
 150
 151     int16_t* filterbuf[APE_FILTER_LEVELS];   ///< filter memory
 152
 153     APERangecoder rc;                        ///< rangecoder used to decode actual values
 154     APERice riceX;                           ///< rice code parameters for the second channel
 155     APERice riceY;                           ///< rice code parameters for the first channel
 156     APEFilter filters[APE_FILTER_LEVELS][2]; ///< filters used for reconstruction
 157
 158     uint8_t *data;                           ///< current frame data
 159     uint8_t *data_end;                       ///< frame data end
 160     int data_size;                           ///< frame data allocated size
 161     const uint8_t *ptr;                      ///< current position in frame data
 162
 163     int error;
 164
 165     void (*entropy_decode_mono)(struct APEContext *ctx, int blockstodecode);
 166     void (*entropy_decode_stereo)(struct APEContext *ctx, int blockstodecode);
 167     void (*predictor_decode_mono)(struct APEContext *ctx, int count);
 168     void (*predictor_decode_stereo)(struct APEContext *ctx, int count);
 169 } APEContext;
 170
 171 static void ape_apply_filters(APEContext *ctx, int32_t *decoded0,
 172                               int32_t *decoded1, int count);
 173
 174 static void entropy_decode_mono_3900(APEContext *ctx, int blockstodecode);
 175 static void entropy_decode_stereo_3900(APEContext *ctx, int blockstodecode);
 176 static void entropy_decode_mono_3990(APEContext *ctx, int blockstodecode);
 177 static void entropy_decode_stereo_3990(APEContext *ctx, int blockstodecode);
 178
 179 static void predictor_decode_mono_3950(APEContext *ctx, int count);
 180 static void predictor_decode_stereo_3950(APEContext *ctx, int count);
 181
 182 // TODO: dsputilize
 183
 184 static av_cold int ape_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 185 {
 186     APEContext *s = avctx->priv_data;
 187     int i;
 188
 189     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++)
 190         av_freep(&s->filterbuf[i]);
 191
 192     av_freep(&s->decoded_buffer);
 193     av_freep(&s->data);
 194     s->decoded_size = s->data_size = 0;
 195
 196     return 0;
 197 }
 198
 199 static av_cold int ape_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 200 {
 201     APEContext *s = avctx->priv_data;
 202     int i;
 203
 204     if (avctx->extradata_size != 6) {
 205         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect extradata\n");
 206         return AVERROR(EINVAL);
 207     }
 208     if (avctx->channels > 2) {
 209         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo is supported\n");
 210         return AVERROR(EINVAL);
 211     }
 212     s->bps = avctx->bits_per_coded_sample;
 213     switch (s->bps) {
 214     case 8:
 215         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_U8P;
 216         break;
 217     case 16:
 218         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16P;
 219         break;
 220     case 24:
 221         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32P;
 222         break;
 223     default:
 224         avpriv_request_sample(avctx,
 225                               "%d bits per coded sample", s->bps);
 226         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 227     }
 228     s->avctx             = avctx;
 229     s->channels          = avctx->channels;
 230     s->fileversion       = AV_RL16(avctx->extradata);
 231     s->compression_level = AV_RL16(avctx->extradata + 2);
 232     s->flags             = AV_RL16(avctx->extradata + 4);
 233
 234     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Compression Level: %d - Flags: %d\n",
 235            s->compression_level, s->flags);
 236     if (s->compression_level % 1000 || s->compression_level > COMPRESSION_LEVEL_INSANE) {
 237         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect compression level %d\n",
 238                s->compression_level);
 239         return AVERROR_INVALIDDATA;
 240     }
 241     s->fset = s->compression_level / 1000 - 1;
 242     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 243         if (!ape_filter_orders[s->fset][i])
 244             break;
 245         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->filterbuf[i],
 246                          (ape_filter_orders[s->fset][i] * 3 + HISTORY_SIZE) * 4,
 247                          filter_alloc_fail);
 248     }
 249
 250     if (s->fileversion < 3990) {
 251         s->entropy_decode_mono   = entropy_decode_mono_3900;
 252         s->entropy_decode_stereo = entropy_decode_stereo_3900;
 253     } else {
 254         s->entropy_decode_mono   = entropy_decode_mono_3990;
 255         s->entropy_decode_stereo = entropy_decode_stereo_3990;
 256     }
 257
 258     s->predictor_decode_mono   = predictor_decode_mono_3950;
 259     s->predictor_decode_stereo = predictor_decode_stereo_3950;
 260
 261     ff_dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 262     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? AV_CH_LAYOUT_STEREO : AV_CH_LAYOUT_MONO;
 263
 264     return 0;
 265 filter_alloc_fail:
 266     ape_decode_close(avctx);
 267     return AVERROR(ENOMEM);
 268 }
 269
 270 /**
 271  * @name APE range decoding functions
 272  * @{
 273  */
 274
 275 #define CODE_BITS    32
 276 #define TOP_VALUE    ((unsigned int)1 << (CODE_BITS-1))
 277 #define SHIFT_BITS   (CODE_BITS - 9)
 278 #define EXTRA_BITS   ((CODE_BITS-2) % 8 + 1)
 279 #define BOTTOM_VALUE (TOP_VALUE >> 8)
 280
 281 /** Start the decoder */
 282 static inline void range_start_decoding(APEContext *ctx)
 283 {
 284     ctx->rc.buffer = bytestream_get_byte(&ctx->ptr);
 285     ctx->rc.low    = ctx->rc.buffer >> (8 - EXTRA_BITS);
 286     ctx->rc.range  = (uint32_t) 1 << EXTRA_BITS;
 287 }
 288
 289 /** Perform normalization */
 290 static inline void range_dec_normalize(APEContext *ctx)
 291 {
 292     while (ctx->rc.range <= BOTTOM_VALUE) {
 293         ctx->rc.buffer <<= 8;
 294         if(ctx->ptr < ctx->data_end) {
 295             ctx->rc.buffer += *ctx->ptr;
 296             ctx->ptr++;
 297         } else {
 298             ctx->error = 1;
 299         }
 300         ctx->rc.low    = (ctx->rc.low << 8)    | ((ctx->rc.buffer >> 1) & 0xFF);
 301         ctx->rc.range  <<= 8;
 302     }
 303 }
 304
 305 /**
 306  * Calculate culmulative frequency for next symbol. Does NO update!
 307  * @param ctx decoder context
 308  * @param tot_f is the total frequency or (code_value)1<<shift
 309  * @return the culmulative frequency
 310  */
 311 static inline int range_decode_culfreq(APEContext *ctx, int tot_f)
 312 {
 313     range_dec_normalize(ctx);
 314     ctx->rc.help = ctx->rc.range / tot_f;
 315     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 316 }
 317
 318 /**
 319  * Decode value with given size in bits
 320  * @param ctx decoder context
 321  * @param shift number of bits to decode
 322  */
 323 static inline int range_decode_culshift(APEContext *ctx, int shift)
 324 {
 325     range_dec_normalize(ctx);
 326     ctx->rc.help = ctx->rc.range >> shift;
 327     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 328 }
 329
 330
 331 /**
 332  * Update decoding state
 333  * @param ctx decoder context
 334  * @param sy_f the interval length (frequency of the symbol)
 335  * @param lt_f the lower end (frequency sum of < symbols)
 336  */
 337 static inline void range_decode_update(APEContext *ctx, int sy_f, int lt_f)
 338 {
 339     ctx->rc.low  -= ctx->rc.help * lt_f;
 340     ctx->rc.range = ctx->rc.help * sy_f;
 341 }
 342
 343 /** Decode n bits (n <= 16) without modelling */
 344 static inline int range_decode_bits(APEContext *ctx, int n)
 345 {
 346     int sym = range_decode_culshift(ctx, n);
 347     range_decode_update(ctx, 1, sym);
 348     return sym;
 349 }
 350
 351
 352 #define MODEL_ELEMENTS 64
 353
 354 /**
 355  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.97
 356  */
 357 static const uint16_t counts_3970[22] = {
 358         0, 14824, 28224, 39348, 47855, 53994, 58171, 60926,
 359     62682, 63786, 64463, 64878, 65126, 65276, 65365, 65419,
 360     65450, 65469, 65480, 65487, 65491, 65493,
 361 };
 362
 363 /**
 364  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.97
 365  */
 366 static const uint16_t counts_diff_3970[21] = {
 367     14824, 13400, 11124, 8507, 6139, 4177, 2755, 1756,
 368     1104, 677, 415, 248, 150, 89, 54, 31,
 369     19, 11, 7, 4, 2,
 370 };
 371
 372 /**
 373  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.98
 374  */
 375 static const uint16_t counts_3980[22] = {
 376         0, 19578, 36160, 48417, 56323, 60899, 63265, 64435,
 377     64971, 65232, 65351, 65416, 65447, 65466, 65476, 65482,
 378     65485, 65488, 65490, 65491, 65492, 65493,
 379 };
 380
 381 /**
 382  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.98
 383  */
 384 static const uint16_t counts_diff_3980[21] = {
 385     19578, 16582, 12257, 7906, 4576, 2366, 1170, 536,
 386     261, 119, 65, 31, 19, 10, 6, 3,
 387     3, 2, 1, 1, 1,
 388 };
 389
 390 /**
 391  * Decode symbol
 392  * @param ctx decoder context
 393  * @param counts probability range start position
 394  * @param counts_diff probability range widths
 395  */
 396 static inline int range_get_symbol(APEContext *ctx,
 397                                    const uint16_t counts[],
 398                                    const uint16_t counts_diff[])
 399 {
 400     int symbol, cf;
 401
 402     cf = range_decode_culshift(ctx, 16);
 403
 404     if(cf > 65492){
 405         symbol= cf - 65535 + 63;
 406         range_decode_update(ctx, 1, cf);
 407         if(cf > 65535)
 408             ctx->error=1;
 409         return symbol;
 410     }
 411     /* figure out the symbol inefficiently; a binary search would be much better */
 412     for (symbol = 0; counts[symbol + 1] <= cf; symbol++);
 413
 414     range_decode_update(ctx, counts_diff[symbol], counts[symbol]);
 415
 416     return symbol;
 417 }
 418 /** @} */ // group rangecoder
 419
 420 static inline void update_rice(APERice *rice, unsigned int x)
 421 {
 422     int lim = rice->k ? (1 << (rice->k + 4)) : 0;
 423     rice->ksum += ((x + 1) / 2) - ((rice->ksum + 16) >> 5);
 424
 425     if (rice->ksum < lim)
 426         rice->k--;
 427     else if (rice->ksum >= (1 << (rice->k + 5)))
 428         rice->k++;
 429 }
 430
 431 static inline int ape_decode_value_3900(APEContext *ctx, APERice *rice)
 432 {
 433     unsigned int x, overflow;
 434     int tmpk;
 435
 436     overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3970, counts_diff_3970);
 437
 438     if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 439         tmpk = range_decode_bits(ctx, 5);
 440         overflow = 0;
 441     } else
 442         tmpk = (rice->k < 1) ? 0 : rice->k - 1;
 443
 444     if (tmpk <= 16)
 445         x = range_decode_bits(ctx, tmpk);
 446     else if (tmpk <= 32) {
 447         x = range_decode_bits(ctx, 16);
 448         x |= (range_decode_bits(ctx, tmpk - 16) << 16);
 449     } else {
 450         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bits: %d\n", tmpk);
 451         return AVERROR_INVALIDDATA;
 452     }
 453     x += overflow << tmpk;
 454
 455     update_rice(rice, x);
 456
 457     /* Convert to signed */
 458     if (x & 1)
 459         return (x >> 1) + 1;
 460     else
 461         return -(x >> 1);
 462 }
 463
 464 static inline int ape_decode_value_3990(APEContext *ctx, APERice *rice)
 465 {
 466     unsigned int x, overflow;
 467     int base, pivot;
 468
 469     pivot = rice->ksum >> 5;
 470     if (pivot == 0)
 471         pivot = 1;
 472
 473     overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3980, counts_diff_3980);
 474
 475     if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 476         overflow  = range_decode_bits(ctx, 16) << 16;
 477         overflow |= range_decode_bits(ctx, 16);
 478     }
 479
 480     if (pivot < 0x10000) {
 481         base = range_decode_culfreq(ctx, pivot);
 482         range_decode_update(ctx, 1, base);
 483     } else {
 484         int base_hi = pivot, base_lo;
 485         int bbits = 0;
 486
 487         while (base_hi & ~0xFFFF) {
 488             base_hi >>= 1;
 489             bbits++;
 490         }
 491         base_hi = range_decode_culfreq(ctx, base_hi + 1);
 492         range_decode_update(ctx, 1, base_hi);
 493         base_lo = range_decode_culfreq(ctx, 1 << bbits);
 494         range_decode_update(ctx, 1, base_lo);
 495
 496         base = (base_hi << bbits) + base_lo;
 497     }
 498
 499     x = base + overflow * pivot;
 500
 501     update_rice(rice, x);
 502
 503     /* Convert to signed */
 504     if (x & 1)
 505         return (x >> 1) + 1;
 506     else
 507         return -(x >> 1);
 508 }
 509
 510 static void entropy_decode_mono_3900(APEContext *ctx, int blockstodecode)
 511 {
 512     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 513
 514     while (blockstodecode--)
 515         *decoded0++ = ape_decode_value_3900(ctx, &ctx->riceY);
 516 }
 517
 518 static void entropy_decode_stereo_3900(APEContext *ctx, int blockstodecode)
 519 {
 520     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 521     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 522
 523     while (blockstodecode--) {
 524         *decoded0++ = ape_decode_value_3900(ctx, &ctx->riceY);
 525         *decoded1++ = ape_decode_value_3900(ctx, &ctx->riceX);
 526     }
 527 }
 528
 529 static void entropy_decode_mono_3990(APEContext *ctx, int blockstodecode)
 530 {
 531     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 532
 533     while (blockstodecode--)
 534         *decoded0++ = ape_decode_value_3990(ctx, &ctx->riceY);
 535 }
 536
 537 static void entropy_decode_stereo_3990(APEContext *ctx, int blockstodecode)
 538 {
 539     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 540     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 541
 542     while (blockstodecode--) {
 543         *decoded0++ = ape_decode_value_3990(ctx, &ctx->riceY);
 544         *decoded1++ = ape_decode_value_3990(ctx, &ctx->riceX);
 545     }
 546 }
 547
 548 static int init_entropy_decoder(APEContext *ctx)
 549 {
 550     /* Read the CRC */
 551     if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
 552         return AVERROR_INVALIDDATA;
 553     ctx->CRC = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 554
 555     /* Read the frame flags if they exist */
 556     ctx->frameflags = 0;
 557     if ((ctx->fileversion > 3820) && (ctx->CRC & 0x80000000)) {
 558         ctx->CRC &= ~0x80000000;
 559
 560         if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
 561             return AVERROR_INVALIDDATA;
 562         ctx->frameflags = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 563     }
 564
 565     /* Initialize the rice structs */
 566     ctx->riceX.k = 10;
 567     ctx->riceX.ksum = (1 << ctx->riceX.k) * 16;
 568     ctx->riceY.k = 10;
 569     ctx->riceY.ksum = (1 << ctx->riceY.k) * 16;
 570
 571     /* The first 8 bits of input are ignored. */
 572     ctx->ptr++;
 573
 574     range_start_decoding(ctx);
 575
 576     return 0;
 577 }
 578
 579 static const int32_t initial_coeffs[4] = {
 580     360, 317, -109, 98
 581 };
 582
 583 static void init_predictor_decoder(APEContext *ctx)
 584 {
 585     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 586
 587     /* Zero the history buffers */
 588     memset(p->historybuffer, 0, PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 589     p->buf = p->historybuffer;
 590
 591     /* Initialize and zero the coefficients */
 592     memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 593     memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 594     memset(p->coeffsB, 0, sizeof(p->coeffsB));
 595
 596     p->filterA[0] = p->filterA[1] = 0;
 597     p->filterB[0] = p->filterB[1] = 0;
 598     p->lastA[0]   = p->lastA[1]   = 0;
 599 }
 600
 601 /** Get inverse sign of integer (-1 for positive, 1 for negative and 0 for zero) */
 602 static inline int APESIGN(int32_t x) {
 603     return (x < 0) - (x > 0);
 604 }
 605
 606 static av_always_inline int predictor_update_filter(APEPredictor *p,
 607                                                     const int decoded, const int filter,
 608                                                     const int delayA,  const int delayB,
 609                                                     const int adaptA,  const int adaptB)
 610 {
 611     int32_t predictionA, predictionB, sign;
 612
 613     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
 614     p->buf[adaptA]     = APESIGN(p->buf[delayA]);
 615     p->buf[delayA - 1] = p->buf[delayA] - p->buf[delayA - 1];
 616     p->buf[adaptA - 1] = APESIGN(p->buf[delayA - 1]);
 617
 618     predictionA = p->buf[delayA    ] * p->coeffsA[filter][0] +
 619                   p->buf[delayA - 1] * p->coeffsA[filter][1] +
 620                   p->buf[delayA - 2] * p->coeffsA[filter][2] +
 621                   p->buf[delayA - 3] * p->coeffsA[filter][3];
 622
 623     /*  Apply a scaled first-order filter compression */
 624     p->buf[delayB]     = p->filterA[filter ^ 1] - ((p->filterB[filter] * 31) >> 5);
 625     p->buf[adaptB]     = APESIGN(p->buf[delayB]);
 626     p->buf[delayB - 1] = p->buf[delayB] - p->buf[delayB - 1];
 627     p->buf[adaptB - 1] = APESIGN(p->buf[delayB - 1]);
 628     p->filterB[filter] = p->filterA[filter ^ 1];
 629
 630     predictionB = p->buf[delayB    ] * p->coeffsB[filter][0] +
 631                   p->buf[delayB - 1] * p->coeffsB[filter][1] +
 632                   p->buf[delayB - 2] * p->coeffsB[filter][2] +
 633                   p->buf[delayB - 3] * p->coeffsB[filter][3] +
 634                   p->buf[delayB - 4] * p->coeffsB[filter][4];
 635
 636     p->lastA[filter] = decoded + ((predictionA + (predictionB >> 1)) >> 10);
 637     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((p->filterA[filter] * 31) >> 5);
 638
 639     sign = APESIGN(decoded);
 640     p->coeffsA[filter][0] += p->buf[adaptA    ] * sign;
 641     p->coeffsA[filter][1] += p->buf[adaptA - 1] * sign;
 642     p->coeffsA[filter][2] += p->buf[adaptA - 2] * sign;
 643     p->coeffsA[filter][3] += p->buf[adaptA - 3] * sign;
 644     p->coeffsB[filter][0] += p->buf[adaptB    ] * sign;
 645     p->coeffsB[filter][1] += p->buf[adaptB - 1] * sign;
 646     p->coeffsB[filter][2] += p->buf[adaptB - 2] * sign;
 647     p->coeffsB[filter][3] += p->buf[adaptB - 3] * sign;
 648     p->coeffsB[filter][4] += p->buf[adaptB - 4] * sign;
 649
 650     return p->filterA[filter];
 651 }
 652
 653 static void predictor_decode_stereo_3950(APEContext *ctx, int count)
 654 {
 655     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 656     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 657     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 658
 659     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], ctx->decoded[1], count);
 660
 661     while (count--) {
 662         /* Predictor Y */
 663         *decoded0 = predictor_update_filter(p, *decoded0, 0, YDELAYA, YDELAYB,
 664                                             YADAPTCOEFFSA, YADAPTCOEFFSB);
 665         decoded0++;
 666         *decoded1 = predictor_update_filter(p, *decoded1, 1, XDELAYA, XDELAYB,
 667                                             XADAPTCOEFFSA, XADAPTCOEFFSB);
 668         decoded1++;
 669
 670         /* Combined */
 671         p->buf++;
 672
 673         /* Have we filled the history buffer? */
 674         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 675             memmove(p->historybuffer, p->buf,
 676                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 677             p->buf = p->historybuffer;
 678         }
 679     }
 680 }
 681
 682 static void predictor_decode_mono_3950(APEContext *ctx, int count)
 683 {
 684     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 685     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 686     int32_t predictionA, currentA, A, sign;
 687
 688     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], NULL, count);
 689
 690     currentA = p->lastA[0];
 691
 692     while (count--) {
 693         A = *decoded0;
 694
 695         p->buf[YDELAYA] = currentA;
 696         p->buf[YDELAYA - 1] = p->buf[YDELAYA] - p->buf[YDELAYA - 1];
 697
 698         predictionA = p->buf[YDELAYA    ] * p->coeffsA[0][0] +
 699                       p->buf[YDELAYA - 1] * p->coeffsA[0][1] +
 700                       p->buf[YDELAYA - 2] * p->coeffsA[0][2] +
 701                       p->buf[YDELAYA - 3] * p->coeffsA[0][3];
 702
 703         currentA = A + (predictionA >> 10);
 704
 705         p->buf[YADAPTCOEFFSA]     = APESIGN(p->buf[YDELAYA    ]);
 706         p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] = APESIGN(p->buf[YDELAYA - 1]);
 707
 708         sign = APESIGN(A);
 709         p->coeffsA[0][0] += p->buf[YADAPTCOEFFSA    ] * sign;
 710         p->coeffsA[0][1] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] * sign;
 711         p->coeffsA[0][2] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 2] * sign;
 712         p->coeffsA[0][3] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 3] * sign;
 713
 714         p->buf++;
 715
 716         /* Have we filled the history buffer? */
 717         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 718             memmove(p->historybuffer, p->buf,
 719                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 720             p->buf = p->historybuffer;
 721         }
 722
 723         p->filterA[0] = currentA + ((p->filterA[0] * 31) >> 5);
 724         *(decoded0++) = p->filterA[0];
 725     }
 726
 727     p->lastA[0] = currentA;
 728 }
 729
 730 static void do_init_filter(APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
 731 {
 732     f->coeffs = buf;
 733     f->historybuffer = buf + order;
 734     f->delay       = f->historybuffer + order * 2;
 735     f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 736
 737     memset(f->historybuffer, 0, (order * 2) * sizeof(*f->historybuffer));
 738     memset(f->coeffs, 0, order * sizeof(*f->coeffs));
 739     f->avg = 0;
 740 }
 741
 742 static void init_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
 743 {
 744     do_init_filter(&f[0], buf, order);
 745     do_init_filter(&f[1], buf + order * 3 + HISTORY_SIZE, order);
 746 }
 747
 748 static void do_apply_filter(APEContext *ctx, int version, APEFilter *f,
 749                             int32_t *data, int count, int order, int fracbits)
 750 {
 751     int res;
 752     int absres;
 753
 754     while (count--) {
 755         /* round fixedpoint scalar product */
 756         res = ctx->dsp.scalarproduct_and_madd_int16(f->coeffs, f->delay - order,
 757                                                     f->adaptcoeffs - order,
 758                                                     order, APESIGN(*data));
 759         res = (res + (1 << (fracbits - 1))) >> fracbits;
 760         res += *data;
 761         *data++ = res;
 762
 763         /* Update the output history */
 764         *f->delay++ = av_clip_int16(res);
 765
 766         if (version < 3980) {
 767             /* Version ??? to < 3.98 files (untested) */
 768             f->adaptcoeffs[0]  = (res == 0) ? 0 : ((res >> 28) & 8) - 4;
 769             f->adaptcoeffs[-4] >>= 1;
 770             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 771         } else {
 772             /* Version 3.98 and later files */
 773
 774             /* Update the adaption coefficients */
 775             absres = FFABS(res);
 776             if (absres)
 777                 *f->adaptcoeffs = ((res & (-1<<31)) ^ (-1<<30)) >>
 778                                   (25 + (absres <= f->avg*3) + (absres <= f->avg*4/3));
 779             else
 780                 *f->adaptcoeffs = 0;
 781
 782             f->avg += (absres - f->avg) / 16;
 783
 784             f->adaptcoeffs[-1] >>= 1;
 785             f->adaptcoeffs[-2] >>= 1;
 786             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 787         }
 788
 789         f->adaptcoeffs++;
 790
 791         /* Have we filled the history buffer? */
 792         if (f->delay == f->historybuffer + HISTORY_SIZE + (order * 2)) {
 793             memmove(f->historybuffer, f->delay - (order * 2),
 794                     (order * 2) * sizeof(*f->historybuffer));
 795             f->delay = f->historybuffer + order * 2;
 796             f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 797         }
 798     }
 799 }
 800
 801 static void apply_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f,
 802                          int32_t *data0, int32_t *data1,
 803                          int count, int order, int fracbits)
 804 {
 805     do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[0], data0, count, order, fracbits);
 806     if (data1)
 807         do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[1], data1, count, order, fracbits);
 808 }
 809
 810 static void ape_apply_filters(APEContext *ctx, int32_t *decoded0,
 811                               int32_t *decoded1, int count)
 812 {
 813     int i;
 814
 815     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 816         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 817             break;
 818         apply_filter(ctx, ctx->filters[i], decoded0, decoded1, count,
 819                      ape_filter_orders[ctx->fset][i],
 820                      ape_filter_fracbits[ctx->fset][i]);
 821     }
 822 }
 823
 824 static int init_frame_decoder(APEContext *ctx)
 825 {
 826     int i, ret;
 827     if ((ret = init_entropy_decoder(ctx)) < 0)
 828         return ret;
 829     init_predictor_decoder(ctx);
 830
 831     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 832         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 833             break;
 834         init_filter(ctx, ctx->filters[i], ctx->filterbuf[i],
 835                     ape_filter_orders[ctx->fset][i]);
 836     }
 837     return 0;
 838 }
 839
 840 static void ape_unpack_mono(APEContext *ctx, int count)
 841 {
 842     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 843         /* We are pure silence, so we're done. */
 844         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence mono\n");
 845         return;
 846     }
 847
 848     ctx->entropy_decode_mono(ctx, count);
 849
 850     /* Now apply the predictor decoding */
 851     ctx->predictor_decode_mono(ctx, count);
 852
 853     /* Pseudo-stereo - just copy left channel to right channel */
 854     if (ctx->channels == 2) {
 855         memcpy(ctx->decoded[1], ctx->decoded[0], count * sizeof(*ctx->decoded[1]));
 856     }
 857 }
 858
 859 static void ape_unpack_stereo(APEContext *ctx, int count)
 860 {
 861     int32_t left, right;
 862     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 863     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 864
 865     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 866         /* We are pure silence, so we're done. */
 867         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence stereo\n");
 868         return;
 869     }
 870
 871     ctx->entropy_decode_stereo(ctx, count);
 872
 873     /* Now apply the predictor decoding */
 874     ctx->predictor_decode_stereo(ctx, count);
 875
 876     /* Decorrelate and scale to output depth */
 877     while (count--) {
 878         left = *decoded1 - (*decoded0 / 2);
 879         right = left + *decoded0;
 880
 881         *(decoded0++) = left;
 882         *(decoded1++) = right;
 883     }
 884 }
 885
 886 static int ape_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 887                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 888 {
 889     AVFrame *frame     = data;
 890     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 891     APEContext *s = avctx->priv_data;
 892     uint8_t *sample8;
 893     int16_t *sample16;
 894     int32_t *sample24;
 895     int i, ch, ret;
 896     int blockstodecode;
 897     int bytes_used = 0;
 898
 899     /* this should never be negative, but bad things will happen if it is, so
 900        check it just to make sure. */
 901     av_assert0(s->samples >= 0);
 902
 903     if(!s->samples){
 904         uint32_t nblocks, offset;
 905         int buf_size;
 906
 907         if (!avpkt->size) {
 908             *got_frame_ptr = 0;
 909             return 0;
 910         }
 911         if (avpkt->size < 8) {
 912             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 913             return AVERROR_INVALIDDATA;
 914         }
 915         buf_size = avpkt->size & ~3;
 916         if (buf_size != avpkt->size) {
 917             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "packet size is not a multiple of 4. "
 918                    "extra bytes at the end will be skipped.\n");
 919         }
 920
 921         av_fast_malloc(&s->data, &s->data_size, buf_size);
 922         if (!s->data)
 923             return AVERROR(ENOMEM);
 924         s->dsp.bswap_buf((uint32_t*)s->data, (const uint32_t*)buf, buf_size >> 2);
 925         s->ptr = s->data;
 926         s->data_end = s->data + buf_size;
 927
 928         nblocks = bytestream_get_be32(&s->ptr);
 929         offset  = bytestream_get_be32(&s->ptr);
 930         if (offset > 3) {
 931             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect offset passed\n");
 932             s->data = NULL;
 933             return AVERROR_INVALIDDATA;
 934         }
 935         if (s->data_end - s->ptr < offset) {
 936             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 937             return AVERROR_INVALIDDATA;
 938         }
 939         s->ptr += offset;
 940
 941         if (!nblocks || nblocks > INT_MAX) {
 942             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample count: %u.\n", nblocks);
 943             return AVERROR_INVALIDDATA;
 944         }
 945         s->samples = nblocks;
 946
 947         /* Initialize the frame decoder */
 948         if (init_frame_decoder(s) < 0) {
 949             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error reading frame header\n");
 950             return AVERROR_INVALIDDATA;
 951         }
 952
 953         bytes_used = avpkt->size;
 954     }
 955
 956     if (!s->data) {
 957         *got_frame_ptr = 0;
 958         return avpkt->size;
 959     }
 960
 961     blockstodecode = FFMIN(s->blocks_per_loop, s->samples);
 962
 963     /* reallocate decoded sample buffer if needed */
 964     av_fast_malloc(&s->decoded_buffer, &s->decoded_size,
 965                    2 * FFALIGN(blockstodecode, 8) * sizeof(*s->decoded_buffer));
 966     if (!s->decoded_buffer)
 967         return AVERROR(ENOMEM);
 968     memset(s->decoded_buffer, 0, s->decoded_size);
 969     s->decoded[0] = s->decoded_buffer;
 970     s->decoded[1] = s->decoded_buffer + FFALIGN(blockstodecode, 8);
 971
 972     /* get output buffer */
 973     frame->nb_samples = blockstodecode;
 974     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0) {
 975         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 976         return ret;
 977     }
 978
 979     s->error=0;
 980
 981     if ((s->channels == 1) || (s->frameflags & APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO))
 982         ape_unpack_mono(s, blockstodecode);
 983     else
 984         ape_unpack_stereo(s, blockstodecode);
 985     emms_c();
 986
 987     if (s->error) {
 988         s->samples=0;
 989         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame\n");
 990         return AVERROR_INVALIDDATA;
 991     }
 992
 993     switch (s->bps) {
 994     case 8:
 995         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
 996             sample8 = (uint8_t *)frame->data[ch];
 997             for (i = 0; i < blockstodecode; i++)
 998                 *sample8++ = (s->decoded[ch][i] + 0x80) & 0xff;
 999         }
1000         break;
1001     case 16:
1002         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1003             sample16 = (int16_t *)frame->data[ch];
1004             for (i = 0; i < blockstodecode; i++)
1005                 *sample16++ = s->decoded[ch][i];
1006         }
1007         break;
1008     case 24:
1009         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1010             sample24 = (int32_t *)frame->data[ch];
1011             for (i = 0; i < blockstodecode; i++)
1012                 *sample24++ = s->decoded[ch][i] << 8;
1013         }
1014         break;
1015     }
1016
1017     s->samples -= blockstodecode;
1018
1019     *got_frame_ptr = 1;
1020
1021     return bytes_used;
1022 }
1023
1024 static void ape_flush(AVCodecContext *avctx)
1025 {
1026     APEContext *s = avctx->priv_data;
1027     s->samples= 0;
1028 }
1029
1030 #define OFFSET(x) offsetof(APEContext, x)
1031 #define PAR (AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM)
1032 static const AVOption options[] = {
1033     { "max_samples", "maximum number of samples decoded per call",             OFFSET(blocks_per_loop), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 4608 },    1,       INT_MAX, PAR, "max_samples" },
1034     { "all",         "no maximum. decode all samples for each packet at once", 0,                       AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = INT_MAX }, INT_MIN, INT_MAX, PAR, "max_samples" },
1035     { NULL},
1036 };
1037
1038 static const AVClass ape_decoder_class = {
1039     .class_name = "APE decoder",
1040     .item_name  = av_default_item_name,
1041     .option     = options,
1042     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1043 };
1044
1045 AVCodec ff_ape_decoder = {
1046     .name           = "ape",
1047     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1048     .id             = AV_CODEC_ID_APE,
1049     .priv_data_size = sizeof(APEContext),
1050     .init           = ape_decode_init,
1051     .close          = ape_decode_close,
1052     .decode         = ape_decode_frame,
1053     .capabilities   = CODEC_CAP_SUBFRAMES | CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_DR1,
1054     .flush          = ape_flush,
1055     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Monkey's Audio"),
1056     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_U8P,
1057                                                       AV_SAMPLE_FMT_S16P,
1058                                                       AV_SAMPLE_FMT_S32P,
1059                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1060     .priv_class     = &ape_decoder_class,
1061 };