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_3930(APEContext *ctx, int count);
 180 static void predictor_decode_stereo_3930(APEContext *ctx, int count);
 181 static void predictor_decode_mono_3950(APEContext *ctx, int count);
 182 static void predictor_decode_stereo_3950(APEContext *ctx, int count);
 183
 184 // TODO: dsputilize
 185
 186 static av_cold int ape_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 187 {
 188     APEContext *s = avctx->priv_data;
 189     int i;
 190
 191     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++)
 192         av_freep(&s->filterbuf[i]);
 193
 194     av_freep(&s->decoded_buffer);
 195     av_freep(&s->data);
 196     s->decoded_size = s->data_size = 0;
 197
 198     return 0;
 199 }
 200
 201 static av_cold int ape_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 202 {
 203     APEContext *s = avctx->priv_data;
 204     int i;
 205
 206     if (avctx->extradata_size != 6) {
 207         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect extradata\n");
 208         return AVERROR(EINVAL);
 209     }
 210     if (avctx->channels > 2) {
 211         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo is supported\n");
 212         return AVERROR(EINVAL);
 213     }
 214     s->bps = avctx->bits_per_coded_sample;
 215     switch (s->bps) {
 216     case 8:
 217         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_U8P;
 218         break;
 219     case 16:
 220         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16P;
 221         break;
 222     case 24:
 223         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32P;
 224         break;
 225     default:
 226         avpriv_request_sample(avctx,
 227                               "%d bits per coded sample", s->bps);
 228         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 229     }
 230     s->avctx             = avctx;
 231     s->channels          = avctx->channels;
 232     s->fileversion       = AV_RL16(avctx->extradata);
 233     s->compression_level = AV_RL16(avctx->extradata + 2);
 234     s->flags             = AV_RL16(avctx->extradata + 4);
 235
 236     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Compression Level: %d - Flags: %d\n",
 237            s->compression_level, s->flags);
 238     if (s->compression_level % 1000 || s->compression_level > COMPRESSION_LEVEL_INSANE) {
 239         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect compression level %d\n",
 240                s->compression_level);
 241         return AVERROR_INVALIDDATA;
 242     }
 243     s->fset = s->compression_level / 1000 - 1;
 244     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 245         if (!ape_filter_orders[s->fset][i])
 246             break;
 247         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->filterbuf[i],
 248                          (ape_filter_orders[s->fset][i] * 3 + HISTORY_SIZE) * 4,
 249                          filter_alloc_fail);
 250     }
 251
 252     if (s->fileversion < 3990) {
 253         s->entropy_decode_mono   = entropy_decode_mono_3900;
 254         s->entropy_decode_stereo = entropy_decode_stereo_3900;
 255     } else {
 256         s->entropy_decode_mono   = entropy_decode_mono_3990;
 257         s->entropy_decode_stereo = entropy_decode_stereo_3990;
 258     }
 259
 260     if (s->fileversion < 3950) {
 261         s->predictor_decode_mono   = predictor_decode_mono_3930;
 262         s->predictor_decode_stereo = predictor_decode_stereo_3930;
 263     } else {
 264         s->predictor_decode_mono   = predictor_decode_mono_3950;
 265         s->predictor_decode_stereo = predictor_decode_stereo_3950;
 266     }
 267
 268     ff_dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 269     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? AV_CH_LAYOUT_STEREO : AV_CH_LAYOUT_MONO;
 270
 271     return 0;
 272 filter_alloc_fail:
 273     ape_decode_close(avctx);
 274     return AVERROR(ENOMEM);
 275 }
 276
 277 /**
 278  * @name APE range decoding functions
 279  * @{
 280  */
 281
 282 #define CODE_BITS    32
 283 #define TOP_VALUE    ((unsigned int)1 << (CODE_BITS-1))
 284 #define SHIFT_BITS   (CODE_BITS - 9)
 285 #define EXTRA_BITS   ((CODE_BITS-2) % 8 + 1)
 286 #define BOTTOM_VALUE (TOP_VALUE >> 8)
 287
 288 /** Start the decoder */
 289 static inline void range_start_decoding(APEContext *ctx)
 290 {
 291     ctx->rc.buffer = bytestream_get_byte(&ctx->ptr);
 292     ctx->rc.low    = ctx->rc.buffer >> (8 - EXTRA_BITS);
 293     ctx->rc.range  = (uint32_t) 1 << EXTRA_BITS;
 294 }
 295
 296 /** Perform normalization */
 297 static inline void range_dec_normalize(APEContext *ctx)
 298 {
 299     while (ctx->rc.range <= BOTTOM_VALUE) {
 300         ctx->rc.buffer <<= 8;
 301         if(ctx->ptr < ctx->data_end) {
 302             ctx->rc.buffer += *ctx->ptr;
 303             ctx->ptr++;
 304         } else {
 305             ctx->error = 1;
 306         }
 307         ctx->rc.low    = (ctx->rc.low << 8)    | ((ctx->rc.buffer >> 1) & 0xFF);
 308         ctx->rc.range  <<= 8;
 309     }
 310 }
 311
 312 /**
 313  * Calculate culmulative frequency for next symbol. Does NO update!
 314  * @param ctx decoder context
 315  * @param tot_f is the total frequency or (code_value)1<<shift
 316  * @return the culmulative frequency
 317  */
 318 static inline int range_decode_culfreq(APEContext *ctx, int tot_f)
 319 {
 320     range_dec_normalize(ctx);
 321     ctx->rc.help = ctx->rc.range / tot_f;
 322     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 323 }
 324
 325 /**
 326  * Decode value with given size in bits
 327  * @param ctx decoder context
 328  * @param shift number of bits to decode
 329  */
 330 static inline int range_decode_culshift(APEContext *ctx, int shift)
 331 {
 332     range_dec_normalize(ctx);
 333     ctx->rc.help = ctx->rc.range >> shift;
 334     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 335 }
 336
 337
 338 /**
 339  * Update decoding state
 340  * @param ctx decoder context
 341  * @param sy_f the interval length (frequency of the symbol)
 342  * @param lt_f the lower end (frequency sum of < symbols)
 343  */
 344 static inline void range_decode_update(APEContext *ctx, int sy_f, int lt_f)
 345 {
 346     ctx->rc.low  -= ctx->rc.help * lt_f;
 347     ctx->rc.range = ctx->rc.help * sy_f;
 348 }
 349
 350 /** Decode n bits (n <= 16) without modelling */
 351 static inline int range_decode_bits(APEContext *ctx, int n)
 352 {
 353     int sym = range_decode_culshift(ctx, n);
 354     range_decode_update(ctx, 1, sym);
 355     return sym;
 356 }
 357
 358
 359 #define MODEL_ELEMENTS 64
 360
 361 /**
 362  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.97
 363  */
 364 static const uint16_t counts_3970[22] = {
 365         0, 14824, 28224, 39348, 47855, 53994, 58171, 60926,
 366     62682, 63786, 64463, 64878, 65126, 65276, 65365, 65419,
 367     65450, 65469, 65480, 65487, 65491, 65493,
 368 };
 369
 370 /**
 371  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.97
 372  */
 373 static const uint16_t counts_diff_3970[21] = {
 374     14824, 13400, 11124, 8507, 6139, 4177, 2755, 1756,
 375     1104, 677, 415, 248, 150, 89, 54, 31,
 376     19, 11, 7, 4, 2,
 377 };
 378
 379 /**
 380  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.98
 381  */
 382 static const uint16_t counts_3980[22] = {
 383         0, 19578, 36160, 48417, 56323, 60899, 63265, 64435,
 384     64971, 65232, 65351, 65416, 65447, 65466, 65476, 65482,
 385     65485, 65488, 65490, 65491, 65492, 65493,
 386 };
 387
 388 /**
 389  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.98
 390  */
 391 static const uint16_t counts_diff_3980[21] = {
 392     19578, 16582, 12257, 7906, 4576, 2366, 1170, 536,
 393     261, 119, 65, 31, 19, 10, 6, 3,
 394     3, 2, 1, 1, 1,
 395 };
 396
 397 /**
 398  * Decode symbol
 399  * @param ctx decoder context
 400  * @param counts probability range start position
 401  * @param counts_diff probability range widths
 402  */
 403 static inline int range_get_symbol(APEContext *ctx,
 404                                    const uint16_t counts[],
 405                                    const uint16_t counts_diff[])
 406 {
 407     int symbol, cf;
 408
 409     cf = range_decode_culshift(ctx, 16);
 410
 411     if(cf > 65492){
 412         symbol= cf - 65535 + 63;
 413         range_decode_update(ctx, 1, cf);
 414         if(cf > 65535)
 415             ctx->error=1;
 416         return symbol;
 417     }
 418     /* figure out the symbol inefficiently; a binary search would be much better */
 419     for (symbol = 0; counts[symbol + 1] <= cf; symbol++);
 420
 421     range_decode_update(ctx, counts_diff[symbol], counts[symbol]);
 422
 423     return symbol;
 424 }
 425 /** @} */ // group rangecoder
 426
 427 static inline void update_rice(APERice *rice, unsigned int x)
 428 {
 429     int lim = rice->k ? (1 << (rice->k + 4)) : 0;
 430     rice->ksum += ((x + 1) / 2) - ((rice->ksum + 16) >> 5);
 431
 432     if (rice->ksum < lim)
 433         rice->k--;
 434     else if (rice->ksum >= (1 << (rice->k + 5)))
 435         rice->k++;
 436 }
 437
 438 static inline int ape_decode_value_3900(APEContext *ctx, APERice *rice)
 439 {
 440     unsigned int x, overflow;
 441     int tmpk;
 442
 443     overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3970, counts_diff_3970);
 444
 445     if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 446         tmpk = range_decode_bits(ctx, 5);
 447         overflow = 0;
 448     } else
 449         tmpk = (rice->k < 1) ? 0 : rice->k - 1;
 450
 451     if (tmpk <= 16)
 452         x = range_decode_bits(ctx, tmpk);
 453     else if (tmpk <= 32) {
 454         x = range_decode_bits(ctx, 16);
 455         x |= (range_decode_bits(ctx, tmpk - 16) << 16);
 456     } else {
 457         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bits: %d\n", tmpk);
 458         return AVERROR_INVALIDDATA;
 459     }
 460     x += overflow << tmpk;
 461
 462     update_rice(rice, x);
 463
 464     /* Convert to signed */
 465     if (x & 1)
 466         return (x >> 1) + 1;
 467     else
 468         return -(x >> 1);
 469 }
 470
 471 static inline int ape_decode_value_3990(APEContext *ctx, APERice *rice)
 472 {
 473     unsigned int x, overflow;
 474     int base, pivot;
 475
 476     pivot = rice->ksum >> 5;
 477     if (pivot == 0)
 478         pivot = 1;
 479
 480     overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3980, counts_diff_3980);
 481
 482     if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 483         overflow  = range_decode_bits(ctx, 16) << 16;
 484         overflow |= range_decode_bits(ctx, 16);
 485     }
 486
 487     if (pivot < 0x10000) {
 488         base = range_decode_culfreq(ctx, pivot);
 489         range_decode_update(ctx, 1, base);
 490     } else {
 491         int base_hi = pivot, base_lo;
 492         int bbits = 0;
 493
 494         while (base_hi & ~0xFFFF) {
 495             base_hi >>= 1;
 496             bbits++;
 497         }
 498         base_hi = range_decode_culfreq(ctx, base_hi + 1);
 499         range_decode_update(ctx, 1, base_hi);
 500         base_lo = range_decode_culfreq(ctx, 1 << bbits);
 501         range_decode_update(ctx, 1, base_lo);
 502
 503         base = (base_hi << bbits) + base_lo;
 504     }
 505
 506     x = base + overflow * pivot;
 507
 508     update_rice(rice, x);
 509
 510     /* Convert to signed */
 511     if (x & 1)
 512         return (x >> 1) + 1;
 513     else
 514         return -(x >> 1);
 515 }
 516
 517 static void entropy_decode_mono_3900(APEContext *ctx, int blockstodecode)
 518 {
 519     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 520
 521     while (blockstodecode--)
 522         *decoded0++ = ape_decode_value_3900(ctx, &ctx->riceY);
 523 }
 524
 525 static void entropy_decode_stereo_3900(APEContext *ctx, int blockstodecode)
 526 {
 527     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 528     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 529
 530     while (blockstodecode--) {
 531         *decoded0++ = ape_decode_value_3900(ctx, &ctx->riceY);
 532         *decoded1++ = ape_decode_value_3900(ctx, &ctx->riceX);
 533     }
 534 }
 535
 536 static void entropy_decode_mono_3990(APEContext *ctx, int blockstodecode)
 537 {
 538     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 539
 540     while (blockstodecode--)
 541         *decoded0++ = ape_decode_value_3990(ctx, &ctx->riceY);
 542 }
 543
 544 static void entropy_decode_stereo_3990(APEContext *ctx, int blockstodecode)
 545 {
 546     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 547     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 548
 549     while (blockstodecode--) {
 550         *decoded0++ = ape_decode_value_3990(ctx, &ctx->riceY);
 551         *decoded1++ = ape_decode_value_3990(ctx, &ctx->riceX);
 552     }
 553 }
 554
 555 static int init_entropy_decoder(APEContext *ctx)
 556 {
 557     /* Read the CRC */
 558     if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
 559         return AVERROR_INVALIDDATA;
 560     ctx->CRC = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 561
 562     /* Read the frame flags if they exist */
 563     ctx->frameflags = 0;
 564     if ((ctx->fileversion > 3820) && (ctx->CRC & 0x80000000)) {
 565         ctx->CRC &= ~0x80000000;
 566
 567         if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
 568             return AVERROR_INVALIDDATA;
 569         ctx->frameflags = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 570     }
 571
 572     /* Initialize the rice structs */
 573     ctx->riceX.k = 10;
 574     ctx->riceX.ksum = (1 << ctx->riceX.k) * 16;
 575     ctx->riceY.k = 10;
 576     ctx->riceY.ksum = (1 << ctx->riceY.k) * 16;
 577
 578     /* The first 8 bits of input are ignored. */
 579     ctx->ptr++;
 580
 581     range_start_decoding(ctx);
 582
 583     return 0;
 584 }
 585
 586 static const int32_t initial_coeffs[4] = {
 587     360, 317, -109, 98
 588 };
 589
 590 static void init_predictor_decoder(APEContext *ctx)
 591 {
 592     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 593
 594     /* Zero the history buffers */
 595     memset(p->historybuffer, 0, PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 596     p->buf = p->historybuffer;
 597
 598     /* Initialize and zero the coefficients */
 599     memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 600     memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 601     memset(p->coeffsB, 0, sizeof(p->coeffsB));
 602
 603     p->filterA[0] = p->filterA[1] = 0;
 604     p->filterB[0] = p->filterB[1] = 0;
 605     p->lastA[0]   = p->lastA[1]   = 0;
 606 }
 607
 608 /** Get inverse sign of integer (-1 for positive, 1 for negative and 0 for zero) */
 609 static inline int APESIGN(int32_t x) {
 610     return (x < 0) - (x > 0);
 611 }
 612
 613 static av_always_inline int predictor_update_3930(APEPredictor *p,
 614                                                   const int decoded, const int filter,
 615                                                   const int delayA)
 616 {
 617     int32_t predictionA, sign;
 618     int32_t d0, d1, d2, d3;
 619
 620     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
 621     d0 = p->buf[delayA    ];
 622     d1 = p->buf[delayA    ] - p->buf[delayA - 1];
 623     d2 = p->buf[delayA - 1] - p->buf[delayA - 2];
 624     d3 = p->buf[delayA - 2] - p->buf[delayA - 3];
 625
 626     predictionA = d0 * p->coeffsA[filter][0] +
 627                   d1 * p->coeffsA[filter][1] +
 628                   d2 * p->coeffsA[filter][2] +
 629                   d3 * p->coeffsA[filter][3];
 630
 631     p->lastA[filter] = decoded + (predictionA >> 9);
 632     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((p->filterA[filter] * 31) >> 5);
 633
 634     sign = APESIGN(decoded);
 635     p->coeffsA[filter][0] += ((d0 < 0) * 2 - 1) * sign;
 636     p->coeffsA[filter][1] += ((d1 < 0) * 2 - 1) * sign;
 637     p->coeffsA[filter][2] += ((d2 < 0) * 2 - 1) * sign;
 638     p->coeffsA[filter][3] += ((d3 < 0) * 2 - 1) * sign;
 639
 640     return p->filterA[filter];
 641 }
 642
 643 static void predictor_decode_stereo_3930(APEContext *ctx, int count)
 644 {
 645     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 646     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 647     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 648
 649     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], ctx->decoded[1], count);
 650
 651     while (count--) {
 652         /* Predictor Y */
 653         int Y = *decoded1, X = *decoded0;
 654         *decoded0 = predictor_update_3930(p, Y, 0, YDELAYA);
 655         decoded0++;
 656         *decoded1 = predictor_update_3930(p, X, 1, XDELAYA);
 657         decoded1++;
 658
 659         /* Combined */
 660         p->buf++;
 661
 662         /* Have we filled the history buffer? */
 663         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 664             memmove(p->historybuffer, p->buf,
 665                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 666             p->buf = p->historybuffer;
 667         }
 668     }
 669 }
 670
 671 static void predictor_decode_mono_3930(APEContext *ctx, int count)
 672 {
 673     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 674     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 675
 676     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], NULL, count);
 677
 678     while (count--) {
 679         *decoded0 = predictor_update_3930(p, *decoded0, 0, YDELAYA);
 680         decoded0++;
 681
 682         p->buf++;
 683
 684         /* Have we filled the history buffer? */
 685         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 686             memmove(p->historybuffer, p->buf,
 687                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 688             p->buf = p->historybuffer;
 689         }
 690     }
 691 }
 692
 693 static av_always_inline int predictor_update_filter(APEPredictor *p,
 694                                                     const int decoded, const int filter,
 695                                                     const int delayA,  const int delayB,
 696                                                     const int adaptA,  const int adaptB)
 697 {
 698     int32_t predictionA, predictionB, sign;
 699
 700     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
 701     p->buf[adaptA]     = APESIGN(p->buf[delayA]);
 702     p->buf[delayA - 1] = p->buf[delayA] - p->buf[delayA - 1];
 703     p->buf[adaptA - 1] = APESIGN(p->buf[delayA - 1]);
 704
 705     predictionA = p->buf[delayA    ] * p->coeffsA[filter][0] +
 706                   p->buf[delayA - 1] * p->coeffsA[filter][1] +
 707                   p->buf[delayA - 2] * p->coeffsA[filter][2] +
 708                   p->buf[delayA - 3] * p->coeffsA[filter][3];
 709
 710     /*  Apply a scaled first-order filter compression */
 711     p->buf[delayB]     = p->filterA[filter ^ 1] - ((p->filterB[filter] * 31) >> 5);
 712     p->buf[adaptB]     = APESIGN(p->buf[delayB]);
 713     p->buf[delayB - 1] = p->buf[delayB] - p->buf[delayB - 1];
 714     p->buf[adaptB - 1] = APESIGN(p->buf[delayB - 1]);
 715     p->filterB[filter] = p->filterA[filter ^ 1];
 716
 717     predictionB = p->buf[delayB    ] * p->coeffsB[filter][0] +
 718                   p->buf[delayB - 1] * p->coeffsB[filter][1] +
 719                   p->buf[delayB - 2] * p->coeffsB[filter][2] +
 720                   p->buf[delayB - 3] * p->coeffsB[filter][3] +
 721                   p->buf[delayB - 4] * p->coeffsB[filter][4];
 722
 723     p->lastA[filter] = decoded + ((predictionA + (predictionB >> 1)) >> 10);
 724     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((p->filterA[filter] * 31) >> 5);
 725
 726     sign = APESIGN(decoded);
 727     p->coeffsA[filter][0] += p->buf[adaptA    ] * sign;
 728     p->coeffsA[filter][1] += p->buf[adaptA - 1] * sign;
 729     p->coeffsA[filter][2] += p->buf[adaptA - 2] * sign;
 730     p->coeffsA[filter][3] += p->buf[adaptA - 3] * sign;
 731     p->coeffsB[filter][0] += p->buf[adaptB    ] * sign;
 732     p->coeffsB[filter][1] += p->buf[adaptB - 1] * sign;
 733     p->coeffsB[filter][2] += p->buf[adaptB - 2] * sign;
 734     p->coeffsB[filter][3] += p->buf[adaptB - 3] * sign;
 735     p->coeffsB[filter][4] += p->buf[adaptB - 4] * sign;
 736
 737     return p->filterA[filter];
 738 }
 739
 740 static void predictor_decode_stereo_3950(APEContext *ctx, int count)
 741 {
 742     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 743     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 744     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 745
 746     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], ctx->decoded[1], count);
 747
 748     while (count--) {
 749         /* Predictor Y */
 750         *decoded0 = predictor_update_filter(p, *decoded0, 0, YDELAYA, YDELAYB,
 751                                             YADAPTCOEFFSA, YADAPTCOEFFSB);
 752         decoded0++;
 753         *decoded1 = predictor_update_filter(p, *decoded1, 1, XDELAYA, XDELAYB,
 754                                             XADAPTCOEFFSA, XADAPTCOEFFSB);
 755         decoded1++;
 756
 757         /* Combined */
 758         p->buf++;
 759
 760         /* Have we filled the history buffer? */
 761         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 762             memmove(p->historybuffer, p->buf,
 763                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 764             p->buf = p->historybuffer;
 765         }
 766     }
 767 }
 768
 769 static void predictor_decode_mono_3950(APEContext *ctx, int count)
 770 {
 771     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 772     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 773     int32_t predictionA, currentA, A, sign;
 774
 775     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], NULL, count);
 776
 777     currentA = p->lastA[0];
 778
 779     while (count--) {
 780         A = *decoded0;
 781
 782         p->buf[YDELAYA] = currentA;
 783         p->buf[YDELAYA - 1] = p->buf[YDELAYA] - p->buf[YDELAYA - 1];
 784
 785         predictionA = p->buf[YDELAYA    ] * p->coeffsA[0][0] +
 786                       p->buf[YDELAYA - 1] * p->coeffsA[0][1] +
 787                       p->buf[YDELAYA - 2] * p->coeffsA[0][2] +
 788                       p->buf[YDELAYA - 3] * p->coeffsA[0][3];
 789
 790         currentA = A + (predictionA >> 10);
 791
 792         p->buf[YADAPTCOEFFSA]     = APESIGN(p->buf[YDELAYA    ]);
 793         p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] = APESIGN(p->buf[YDELAYA - 1]);
 794
 795         sign = APESIGN(A);
 796         p->coeffsA[0][0] += p->buf[YADAPTCOEFFSA    ] * sign;
 797         p->coeffsA[0][1] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] * sign;
 798         p->coeffsA[0][2] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 2] * sign;
 799         p->coeffsA[0][3] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 3] * sign;
 800
 801         p->buf++;
 802
 803         /* Have we filled the history buffer? */
 804         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 805             memmove(p->historybuffer, p->buf,
 806                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 807             p->buf = p->historybuffer;
 808         }
 809
 810         p->filterA[0] = currentA + ((p->filterA[0] * 31) >> 5);
 811         *(decoded0++) = p->filterA[0];
 812     }
 813
 814     p->lastA[0] = currentA;
 815 }
 816
 817 static void do_init_filter(APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
 818 {
 819     f->coeffs = buf;
 820     f->historybuffer = buf + order;
 821     f->delay       = f->historybuffer + order * 2;
 822     f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 823
 824     memset(f->historybuffer, 0, (order * 2) * sizeof(*f->historybuffer));
 825     memset(f->coeffs, 0, order * sizeof(*f->coeffs));
 826     f->avg = 0;
 827 }
 828
 829 static void init_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
 830 {
 831     do_init_filter(&f[0], buf, order);
 832     do_init_filter(&f[1], buf + order * 3 + HISTORY_SIZE, order);
 833 }
 834
 835 static void do_apply_filter(APEContext *ctx, int version, APEFilter *f,
 836                             int32_t *data, int count, int order, int fracbits)
 837 {
 838     int res;
 839     int absres;
 840
 841     while (count--) {
 842         /* round fixedpoint scalar product */
 843         res = ctx->dsp.scalarproduct_and_madd_int16(f->coeffs, f->delay - order,
 844                                                     f->adaptcoeffs - order,
 845                                                     order, APESIGN(*data));
 846         res = (res + (1 << (fracbits - 1))) >> fracbits;
 847         res += *data;
 848         *data++ = res;
 849
 850         /* Update the output history */
 851         *f->delay++ = av_clip_int16(res);
 852
 853         if (version < 3980) {
 854             /* Version ??? to < 3.98 files (untested) */
 855             f->adaptcoeffs[0]  = (res == 0) ? 0 : ((res >> 28) & 8) - 4;
 856             f->adaptcoeffs[-4] >>= 1;
 857             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 858         } else {
 859             /* Version 3.98 and later files */
 860
 861             /* Update the adaption coefficients */
 862             absres = FFABS(res);
 863             if (absres)
 864                 *f->adaptcoeffs = ((res & (-1<<31)) ^ (-1<<30)) >>
 865                                   (25 + (absres <= f->avg*3) + (absres <= f->avg*4/3));
 866             else
 867                 *f->adaptcoeffs = 0;
 868
 869             f->avg += (absres - f->avg) / 16;
 870
 871             f->adaptcoeffs[-1] >>= 1;
 872             f->adaptcoeffs[-2] >>= 1;
 873             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 874         }
 875
 876         f->adaptcoeffs++;
 877
 878         /* Have we filled the history buffer? */
 879         if (f->delay == f->historybuffer + HISTORY_SIZE + (order * 2)) {
 880             memmove(f->historybuffer, f->delay - (order * 2),
 881                     (order * 2) * sizeof(*f->historybuffer));
 882             f->delay = f->historybuffer + order * 2;
 883             f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 884         }
 885     }
 886 }
 887
 888 static void apply_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f,
 889                          int32_t *data0, int32_t *data1,
 890                          int count, int order, int fracbits)
 891 {
 892     do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[0], data0, count, order, fracbits);
 893     if (data1)
 894         do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[1], data1, count, order, fracbits);
 895 }
 896
 897 static void ape_apply_filters(APEContext *ctx, int32_t *decoded0,
 898                               int32_t *decoded1, int count)
 899 {
 900     int i;
 901
 902     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 903         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 904             break;
 905         apply_filter(ctx, ctx->filters[i], decoded0, decoded1, count,
 906                      ape_filter_orders[ctx->fset][i],
 907                      ape_filter_fracbits[ctx->fset][i]);
 908     }
 909 }
 910
 911 static int init_frame_decoder(APEContext *ctx)
 912 {
 913     int i, ret;
 914     if ((ret = init_entropy_decoder(ctx)) < 0)
 915         return ret;
 916     init_predictor_decoder(ctx);
 917
 918     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 919         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 920             break;
 921         init_filter(ctx, ctx->filters[i], ctx->filterbuf[i],
 922                     ape_filter_orders[ctx->fset][i]);
 923     }
 924     return 0;
 925 }
 926
 927 static void ape_unpack_mono(APEContext *ctx, int count)
 928 {
 929     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 930         /* We are pure silence, so we're done. */
 931         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence mono\n");
 932         return;
 933     }
 934
 935     ctx->entropy_decode_mono(ctx, count);
 936
 937     /* Now apply the predictor decoding */
 938     ctx->predictor_decode_mono(ctx, count);
 939
 940     /* Pseudo-stereo - just copy left channel to right channel */
 941     if (ctx->channels == 2) {
 942         memcpy(ctx->decoded[1], ctx->decoded[0], count * sizeof(*ctx->decoded[1]));
 943     }
 944 }
 945
 946 static void ape_unpack_stereo(APEContext *ctx, int count)
 947 {
 948     int32_t left, right;
 949     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 950     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 951
 952     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 953         /* We are pure silence, so we're done. */
 954         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence stereo\n");
 955         return;
 956     }
 957
 958     ctx->entropy_decode_stereo(ctx, count);
 959
 960     /* Now apply the predictor decoding */
 961     ctx->predictor_decode_stereo(ctx, count);
 962
 963     /* Decorrelate and scale to output depth */
 964     while (count--) {
 965         left = *decoded1 - (*decoded0 / 2);
 966         right = left + *decoded0;
 967
 968         *(decoded0++) = left;
 969         *(decoded1++) = right;
 970     }
 971 }
 972
 973 static int ape_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 974                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 975 {
 976     AVFrame *frame     = data;
 977     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 978     APEContext *s = avctx->priv_data;
 979     uint8_t *sample8;
 980     int16_t *sample16;
 981     int32_t *sample24;
 982     int i, ch, ret;
 983     int blockstodecode;
 984     int bytes_used = 0;
 985
 986     /* this should never be negative, but bad things will happen if it is, so
 987        check it just to make sure. */
 988     av_assert0(s->samples >= 0);
 989
 990     if(!s->samples){
 991         uint32_t nblocks, offset;
 992         int buf_size;
 993
 994         if (!avpkt->size) {
 995             *got_frame_ptr = 0;
 996             return 0;
 997         }
 998         if (avpkt->size < 8) {
 999             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
1000             return AVERROR_INVALIDDATA;
1001         }
1002         buf_size = avpkt->size & ~3;
1003         if (buf_size != avpkt->size) {
1004             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "packet size is not a multiple of 4. "
1005                    "extra bytes at the end will be skipped.\n");
1006         }
1007         if (s->fileversion < 3950) // previous versions overread two bytes
1008             buf_size += 2;
1009         av_fast_malloc(&s->data, &s->data_size, buf_size);
1010         if (!s->data)
1011             return AVERROR(ENOMEM);
1012         s->dsp.bswap_buf((uint32_t*)s->data, (const uint32_t*)buf, buf_size >> 2);
1013         memset(s->data + (buf_size & ~3), 0, buf_size & 3);
1014         s->ptr = s->data;
1015         s->data_end = s->data + buf_size;
1016
1017         nblocks = bytestream_get_be32(&s->ptr);
1018         offset  = bytestream_get_be32(&s->ptr);
1019         if (offset > 3) {
1020             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect offset passed\n");
1021             s->data = NULL;
1022             return AVERROR_INVALIDDATA;
1023         }
1024         if (s->data_end - s->ptr < offset) {
1025             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
1026             return AVERROR_INVALIDDATA;
1027         }
1028         s->ptr += offset;
1029
1030         if (!nblocks || nblocks > INT_MAX) {
1031             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample count: %u.\n", nblocks);
1032             return AVERROR_INVALIDDATA;
1033         }
1034         s->samples = nblocks;
1035
1036         /* Initialize the frame decoder */
1037         if (init_frame_decoder(s) < 0) {
1038             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error reading frame header\n");
1039             return AVERROR_INVALIDDATA;
1040         }
1041
1042         bytes_used = avpkt->size;
1043     }
1044
1045     if (!s->data) {
1046         *got_frame_ptr = 0;
1047         return avpkt->size;
1048     }
1049
1050     blockstodecode = FFMIN(s->blocks_per_loop, s->samples);
1051
1052     /* reallocate decoded sample buffer if needed */
1053     av_fast_malloc(&s->decoded_buffer, &s->decoded_size,
1054                    2 * FFALIGN(blockstodecode, 8) * sizeof(*s->decoded_buffer));
1055     if (!s->decoded_buffer)
1056         return AVERROR(ENOMEM);
1057     memset(s->decoded_buffer, 0, s->decoded_size);
1058     s->decoded[0] = s->decoded_buffer;
1059     s->decoded[1] = s->decoded_buffer + FFALIGN(blockstodecode, 8);
1060
1061     /* get output buffer */
1062     frame->nb_samples = blockstodecode;
1063     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 0) {
1064         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
1065         return ret;
1066     }
1067
1068     s->error=0;
1069
1070     if ((s->channels == 1) || (s->frameflags & APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO))
1071         ape_unpack_mono(s, blockstodecode);
1072     else
1073         ape_unpack_stereo(s, blockstodecode);
1074     emms_c();
1075
1076     if (s->error) {
1077         s->samples=0;
1078         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame\n");
1079         return AVERROR_INVALIDDATA;
1080     }
1081
1082     switch (s->bps) {
1083     case 8:
1084         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1085             sample8 = (uint8_t *)frame->data[ch];
1086             for (i = 0; i < blockstodecode; i++)
1087                 *sample8++ = (s->decoded[ch][i] + 0x80) & 0xff;
1088         }
1089         break;
1090     case 16:
1091         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1092             sample16 = (int16_t *)frame->data[ch];
1093             for (i = 0; i < blockstodecode; i++)
1094                 *sample16++ = s->decoded[ch][i];
1095         }
1096         break;
1097     case 24:
1098         for (ch = 0; ch < s->channels; ch++) {
1099             sample24 = (int32_t *)frame->data[ch];
1100             for (i = 0; i < blockstodecode; i++)
1101                 *sample24++ = s->decoded[ch][i] << 8;
1102         }
1103         break;
1104     }
1105
1106     s->samples -= blockstodecode;
1107
1108     *got_frame_ptr = 1;
1109
1110     return bytes_used;
1111 }
1112
1113 static void ape_flush(AVCodecContext *avctx)
1114 {
1115     APEContext *s = avctx->priv_data;
1116     s->samples= 0;
1117 }
1118
1119 #define OFFSET(x) offsetof(APEContext, x)
1120 #define PAR (AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM)
1121 static const AVOption options[] = {
1122     { "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" },
1123     { "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" },
1124     { NULL},
1125 };
1126
1127 static const AVClass ape_decoder_class = {
1128     .class_name = "APE decoder",
1129     .item_name  = av_default_item_name,
1130     .option     = options,
1131     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1132 };
1133
1134 AVCodec ff_ape_decoder = {
1135     .name           = "ape",
1136     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
1137     .id             = AV_CODEC_ID_APE,
1138     .priv_data_size = sizeof(APEContext),
1139     .init           = ape_decode_init,
1140     .close          = ape_decode_close,
1141     .decode         = ape_decode_frame,
1142     .capabilities   = CODEC_CAP_SUBFRAMES | CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_DR1,
1143     .flush          = ape_flush,
1144     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Monkey's Audio"),
1145     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_U8P,
1146                                                       AV_SAMPLE_FMT_S16P,
1147                                                       AV_SAMPLE_FMT_S32P,
1148                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
1149     .priv_class     = &ape_decoder_class,
1150 };