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 FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 #define BITSTREAM_READER_LE
  24 #include "avcodec.h"
  25 #include "dsputil.h"
  26 #include "get_bits.h"
  27 #include "bytestream.h"
  28 #include "libavutil/audioconvert.h"
  29 #include "libavutil/avassert.h"
  30
  31 /**
  32  * @file
  33  * Monkey's Audio lossless audio decoder
  34  */
  35
  36 #define BLOCKS_PER_LOOP     4608
  37 #define MAX_CHANNELS        2
  38 #define MAX_BYTESPERSAMPLE  3
  39
  40 #define APE_FRAMECODE_MONO_SILENCE    1
  41 #define APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE  3
  42 #define APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO   4
  43
  44 #define HISTORY_SIZE 512
  45 #define PREDICTOR_ORDER 8
  46 /** Total size of all predictor histories */
  47 #define PREDICTOR_SIZE 50
  48
  49 #define YDELAYA (18 + PREDICTOR_ORDER*4)
  50 #define YDELAYB (18 + PREDICTOR_ORDER*3)
  51 #define XDELAYA (18 + PREDICTOR_ORDER*2)
  52 #define XDELAYB (18 + PREDICTOR_ORDER)
  53
  54 #define YADAPTCOEFFSA 18
  55 #define XADAPTCOEFFSA 14
  56 #define YADAPTCOEFFSB 10
  57 #define XADAPTCOEFFSB 5
  58
  59 /**
  60  * Possible compression levels
  61  * @{
  62  */
  63 enum APECompressionLevel {
  64     COMPRESSION_LEVEL_FAST       = 1000,
  65     COMPRESSION_LEVEL_NORMAL     = 2000,
  66     COMPRESSION_LEVEL_HIGH       = 3000,
  67     COMPRESSION_LEVEL_EXTRA_HIGH = 4000,
  68     COMPRESSION_LEVEL_INSANE     = 5000
  69 };
  70 /** @} */
  71
  72 #define APE_FILTER_LEVELS 3
  73
  74 /** Filter orders depending on compression level */
  75 static const uint16_t ape_filter_orders[5][APE_FILTER_LEVELS] = {
  76     {  0,   0,    0 },
  77     { 16,   0,    0 },
  78     { 64,   0,    0 },
  79     { 32, 256,    0 },
  80     { 16, 256, 1280 }
  81 };
  82
  83 /** Filter fraction bits depending on compression level */
  84 static const uint8_t ape_filter_fracbits[5][APE_FILTER_LEVELS] = {
  85     {  0,  0,  0 },
  86     { 11,  0,  0 },
  87     { 11,  0,  0 },
  88     { 10, 13,  0 },
  89     { 11, 13, 15 }
  90 };
  91
  92
  93 /** Filters applied to the decoded data */
  94 typedef struct APEFilter {
  95     int16_t *coeffs;        ///< actual coefficients used in filtering
  96     int16_t *adaptcoeffs;   ///< adaptive filter coefficients used for correcting of actual filter coefficients
  97     int16_t *historybuffer; ///< filter memory
  98     int16_t *delay;         ///< filtered values
  99
 100     int avg;
 101 } APEFilter;
 102
 103 typedef struct APERice {
 104     uint32_t k;
 105     uint32_t ksum;
 106 } APERice;
 107
 108 typedef struct APERangecoder {
 109     uint32_t low;           ///< low end of interval
 110     uint32_t range;         ///< length of interval
 111     uint32_t help;          ///< bytes_to_follow resp. intermediate value
 112     unsigned int buffer;    ///< buffer for input/output
 113 } APERangecoder;
 114
 115 /** Filter histories */
 116 typedef struct APEPredictor {
 117     int32_t *buf;
 118
 119     int32_t lastA[2];
 120
 121     int32_t filterA[2];
 122     int32_t filterB[2];
 123
 124     int32_t coeffsA[2][4];  ///< adaption coefficients
 125     int32_t coeffsB[2][5];  ///< adaption coefficients
 126     int32_t historybuffer[HISTORY_SIZE + PREDICTOR_SIZE];
 127 } APEPredictor;
 128
 129 /** Decoder context */
 130 typedef struct APEContext {
 131     AVCodecContext *avctx;
 132     AVFrame frame;
 133     DSPContext dsp;
 134     int channels;
 135     int samples;                             ///< samples left to decode in current frame
 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 decoded0[BLOCKS_PER_LOOP];       ///< decoded data for the first channel
 147     int32_t decoded1[BLOCKS_PER_LOOP];       ///< decoded data for the second channel
 148
 149     int16_t* filterbuf[APE_FILTER_LEVELS];   ///< filter memory
 150
 151     APERangecoder rc;                        ///< rangecoder used to decode actual values
 152     APERice riceX;                           ///< rice code parameters for the second channel
 153     APERice riceY;                           ///< rice code parameters for the first channel
 154     APEFilter filters[APE_FILTER_LEVELS][2]; ///< filters used for reconstruction
 155
 156     uint8_t *data;                           ///< current frame data
 157     uint8_t *data_end;                       ///< frame data end
 158     const uint8_t *ptr;                      ///< current position in frame data
 159
 160     int error;
 161 } APEContext;
 162
 163 // TODO: dsputilize
 164
 165 static av_cold int ape_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 166 {
 167     APEContext *s = avctx->priv_data;
 168     int i;
 169
 170     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++)
 171         av_freep(&s->filterbuf[i]);
 172
 173     av_freep(&s->data);
 174     return 0;
 175 }
 176
 177 static av_cold int ape_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 178 {
 179     APEContext *s = avctx->priv_data;
 180     int i;
 181
 182     if (avctx->extradata_size != 6) {
 183         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect extradata\n");
 184         return AVERROR(EINVAL);
 185     }
 186     if (avctx->bits_per_coded_sample != 16) {
 187         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only 16-bit samples are supported\n");
 188         return AVERROR(EINVAL);
 189     }
 190     if (avctx->channels > 2) {
 191         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo is supported\n");
 192         return AVERROR(EINVAL);
 193     }
 194     s->avctx             = avctx;
 195     s->channels          = avctx->channels;
 196     s->fileversion       = AV_RL16(avctx->extradata);
 197     s->compression_level = AV_RL16(avctx->extradata + 2);
 198     s->flags             = AV_RL16(avctx->extradata + 4);
 199
 200     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Compression Level: %d - Flags: %d\n",
 201            s->compression_level, s->flags);
 202     if (s->compression_level % 1000 || s->compression_level > COMPRESSION_LEVEL_INSANE) {
 203         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect compression level %d\n",
 204                s->compression_level);
 205         return AVERROR_INVALIDDATA;
 206     }
 207     s->fset = s->compression_level / 1000 - 1;
 208     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 209         if (!ape_filter_orders[s->fset][i])
 210             break;
 211         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->filterbuf[i],
 212                          (ape_filter_orders[s->fset][i] * 3 + HISTORY_SIZE) * 4,
 213                          filter_alloc_fail);
 214     }
 215
 216     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 217     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 218     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? AV_CH_LAYOUT_STEREO : AV_CH_LAYOUT_MONO;
 219
 220     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
 221     avctx->coded_frame = &s->frame;
 222
 223     return 0;
 224 filter_alloc_fail:
 225     ape_decode_close(avctx);
 226     return AVERROR(ENOMEM);
 227 }
 228
 229 /**
 230  * @name APE range decoding functions
 231  * @{
 232  */
 233
 234 #define CODE_BITS    32
 235 #define TOP_VALUE    ((unsigned int)1 << (CODE_BITS-1))
 236 #define SHIFT_BITS   (CODE_BITS - 9)
 237 #define EXTRA_BITS   ((CODE_BITS-2) % 8 + 1)
 238 #define BOTTOM_VALUE (TOP_VALUE >> 8)
 239
 240 /** Start the decoder */
 241 static inline void range_start_decoding(APEContext *ctx)
 242 {
 243     ctx->rc.buffer = bytestream_get_byte(&ctx->ptr);
 244     ctx->rc.low    = ctx->rc.buffer >> (8 - EXTRA_BITS);
 245     ctx->rc.range  = (uint32_t) 1 << EXTRA_BITS;
 246 }
 247
 248 /** Perform normalization */
 249 static inline void range_dec_normalize(APEContext *ctx)
 250 {
 251     while (ctx->rc.range <= BOTTOM_VALUE) {
 252         ctx->rc.buffer <<= 8;
 253         if(ctx->ptr < ctx->data_end) {
 254             ctx->rc.buffer += *ctx->ptr;
 255             ctx->ptr++;
 256         } else {
 257             ctx->error = 1;
 258         }
 259         ctx->rc.low    = (ctx->rc.low << 8)    | ((ctx->rc.buffer >> 1) & 0xFF);
 260         ctx->rc.range  <<= 8;
 261     }
 262 }
 263
 264 /**
 265  * Calculate culmulative frequency for next symbol. Does NO update!
 266  * @param ctx decoder context
 267  * @param tot_f is the total frequency or (code_value)1<<shift
 268  * @return the culmulative frequency
 269  */
 270 static inline int range_decode_culfreq(APEContext *ctx, int tot_f)
 271 {
 272     range_dec_normalize(ctx);
 273     ctx->rc.help = ctx->rc.range / tot_f;
 274     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 275 }
 276
 277 /**
 278  * Decode value with given size in bits
 279  * @param ctx decoder context
 280  * @param shift number of bits to decode
 281  */
 282 static inline int range_decode_culshift(APEContext *ctx, int shift)
 283 {
 284     range_dec_normalize(ctx);
 285     ctx->rc.help = ctx->rc.range >> shift;
 286     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 287 }
 288
 289
 290 /**
 291  * Update decoding state
 292  * @param ctx decoder context
 293  * @param sy_f the interval length (frequency of the symbol)
 294  * @param lt_f the lower end (frequency sum of < symbols)
 295  */
 296 static inline void range_decode_update(APEContext *ctx, int sy_f, int lt_f)
 297 {
 298     ctx->rc.low  -= ctx->rc.help * lt_f;
 299     ctx->rc.range = ctx->rc.help * sy_f;
 300 }
 301
 302 /** Decode n bits (n <= 16) without modelling */
 303 static inline int range_decode_bits(APEContext *ctx, int n)
 304 {
 305     int sym = range_decode_culshift(ctx, n);
 306     range_decode_update(ctx, 1, sym);
 307     return sym;
 308 }
 309
 310
 311 #define MODEL_ELEMENTS 64
 312
 313 /**
 314  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.97
 315  */
 316 static const uint16_t counts_3970[22] = {
 317         0, 14824, 28224, 39348, 47855, 53994, 58171, 60926,
 318     62682, 63786, 64463, 64878, 65126, 65276, 65365, 65419,
 319     65450, 65469, 65480, 65487, 65491, 65493,
 320 };
 321
 322 /**
 323  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.97
 324  */
 325 static const uint16_t counts_diff_3970[21] = {
 326     14824, 13400, 11124, 8507, 6139, 4177, 2755, 1756,
 327     1104, 677, 415, 248, 150, 89, 54, 31,
 328     19, 11, 7, 4, 2,
 329 };
 330
 331 /**
 332  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.98
 333  */
 334 static const uint16_t counts_3980[22] = {
 335         0, 19578, 36160, 48417, 56323, 60899, 63265, 64435,
 336     64971, 65232, 65351, 65416, 65447, 65466, 65476, 65482,
 337     65485, 65488, 65490, 65491, 65492, 65493,
 338 };
 339
 340 /**
 341  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.98
 342  */
 343 static const uint16_t counts_diff_3980[21] = {
 344     19578, 16582, 12257, 7906, 4576, 2366, 1170, 536,
 345     261, 119, 65, 31, 19, 10, 6, 3,
 346     3, 2, 1, 1, 1,
 347 };
 348
 349 /**
 350  * Decode symbol
 351  * @param ctx decoder context
 352  * @param counts probability range start position
 353  * @param counts_diff probability range widths
 354  */
 355 static inline int range_get_symbol(APEContext *ctx,
 356                                    const uint16_t counts[],
 357                                    const uint16_t counts_diff[])
 358 {
 359     int symbol, cf;
 360
 361     cf = range_decode_culshift(ctx, 16);
 362
 363     if(cf > 65492){
 364         symbol= cf - 65535 + 63;
 365         range_decode_update(ctx, 1, cf);
 366         if(cf > 65535)
 367             ctx->error=1;
 368         return symbol;
 369     }
 370     /* figure out the symbol inefficiently; a binary search would be much better */
 371     for (symbol = 0; counts[symbol + 1] <= cf; symbol++);
 372
 373     range_decode_update(ctx, counts_diff[symbol], counts[symbol]);
 374
 375     return symbol;
 376 }
 377 /** @} */ // group rangecoder
 378
 379 static inline void update_rice(APERice *rice, int x)
 380 {
 381     int lim = rice->k ? (1 << (rice->k + 4)) : 0;
 382     rice->ksum += ((x + 1) / 2) - ((rice->ksum + 16) >> 5);
 383
 384     if (rice->ksum < lim)
 385         rice->k--;
 386     else if (rice->ksum >= (1 << (rice->k + 5)))
 387         rice->k++;
 388 }
 389
 390 static inline int ape_decode_value(APEContext *ctx, APERice *rice)
 391 {
 392     int x, overflow;
 393
 394     if (ctx->fileversion < 3990) {
 395         int tmpk;
 396
 397         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3970, counts_diff_3970);
 398
 399         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 400             tmpk = range_decode_bits(ctx, 5);
 401             overflow = 0;
 402         } else
 403             tmpk = (rice->k < 1) ? 0 : rice->k - 1;
 404
 405         if (tmpk <= 16)
 406             x = range_decode_bits(ctx, tmpk);
 407         else {
 408             x = range_decode_bits(ctx, 16);
 409             x |= (range_decode_bits(ctx, tmpk - 16) << 16);
 410         }
 411         x += overflow << tmpk;
 412     } else {
 413         int base, pivot;
 414
 415         pivot = rice->ksum >> 5;
 416         if (pivot == 0)
 417             pivot = 1;
 418
 419         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3980, counts_diff_3980);
 420
 421         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 422             overflow  = range_decode_bits(ctx, 16) << 16;
 423             overflow |= range_decode_bits(ctx, 16);
 424         }
 425
 426         if (pivot < 0x10000) {
 427             base = range_decode_culfreq(ctx, pivot);
 428             range_decode_update(ctx, 1, base);
 429         } else {
 430             int base_hi = pivot, base_lo;
 431             int bbits = 0;
 432
 433             while (base_hi & ~0xFFFF) {
 434                 base_hi >>= 1;
 435                 bbits++;
 436             }
 437             base_hi = range_decode_culfreq(ctx, base_hi + 1);
 438             range_decode_update(ctx, 1, base_hi);
 439             base_lo = range_decode_culfreq(ctx, 1 << bbits);
 440             range_decode_update(ctx, 1, base_lo);
 441
 442             base = (base_hi << bbits) + base_lo;
 443         }
 444
 445         x = base + overflow * pivot;
 446     }
 447
 448     update_rice(rice, x);
 449
 450     /* Convert to signed */
 451     if (x & 1)
 452         return (x >> 1) + 1;
 453     else
 454         return -(x >> 1);
 455 }
 456
 457 static void entropy_decode(APEContext *ctx, int blockstodecode, int stereo)
 458 {
 459     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 460     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
 461
 462     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 463         /* We are pure silence, just memset the output buffer. */
 464         memset(decoded0, 0, blockstodecode * sizeof(int32_t));
 465         memset(decoded1, 0, blockstodecode * sizeof(int32_t));
 466     } else {
 467         while (blockstodecode--) {
 468             *decoded0++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceY);
 469             if (stereo)
 470                 *decoded1++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceX);
 471         }
 472     }
 473 }
 474
 475 static int init_entropy_decoder(APEContext *ctx)
 476 {
 477     /* Read the CRC */
 478     if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
 479         return AVERROR_INVALIDDATA;
 480     ctx->CRC = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 481
 482     /* Read the frame flags if they exist */
 483     ctx->frameflags = 0;
 484     if ((ctx->fileversion > 3820) && (ctx->CRC & 0x80000000)) {
 485         ctx->CRC &= ~0x80000000;
 486
 487         if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
 488             return AVERROR_INVALIDDATA;
 489         ctx->frameflags = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 490     }
 491
 492     /* Initialize the rice structs */
 493     ctx->riceX.k = 10;
 494     ctx->riceX.ksum = (1 << ctx->riceX.k) * 16;
 495     ctx->riceY.k = 10;
 496     ctx->riceY.ksum = (1 << ctx->riceY.k) * 16;
 497
 498     /* The first 8 bits of input are ignored. */
 499     ctx->ptr++;
 500
 501     range_start_decoding(ctx);
 502
 503     return 0;
 504 }
 505
 506 static const int32_t initial_coeffs[4] = {
 507     360, 317, -109, 98
 508 };
 509
 510 static void init_predictor_decoder(APEContext *ctx)
 511 {
 512     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 513
 514     /* Zero the history buffers */
 515     memset(p->historybuffer, 0, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
 516     p->buf = p->historybuffer;
 517
 518     /* Initialize and zero the coefficients */
 519     memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 520     memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 521     memset(p->coeffsB, 0, sizeof(p->coeffsB));
 522
 523     p->filterA[0] = p->filterA[1] = 0;
 524     p->filterB[0] = p->filterB[1] = 0;
 525     p->lastA[0]   = p->lastA[1]   = 0;
 526 }
 527
 528 /** Get inverse sign of integer (-1 for positive, 1 for negative and 0 for zero) */
 529 static inline int APESIGN(int32_t x) {
 530     return (x < 0) - (x > 0);
 531 }
 532
 533 static av_always_inline int predictor_update_filter(APEPredictor *p,
 534                                                     const int decoded, const int filter,
 535                                                     const int delayA,  const int delayB,
 536                                                     const int adaptA,  const int adaptB)
 537 {
 538     int32_t predictionA, predictionB, sign;
 539
 540     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
 541     p->buf[adaptA]     = APESIGN(p->buf[delayA]);
 542     p->buf[delayA - 1] = p->buf[delayA] - p->buf[delayA - 1];
 543     p->buf[adaptA - 1] = APESIGN(p->buf[delayA - 1]);
 544
 545     predictionA = p->buf[delayA    ] * p->coeffsA[filter][0] +
 546                   p->buf[delayA - 1] * p->coeffsA[filter][1] +
 547                   p->buf[delayA - 2] * p->coeffsA[filter][2] +
 548                   p->buf[delayA - 3] * p->coeffsA[filter][3];
 549
 550     /*  Apply a scaled first-order filter compression */
 551     p->buf[delayB]     = p->filterA[filter ^ 1] - ((p->filterB[filter] * 31) >> 5);
 552     p->buf[adaptB]     = APESIGN(p->buf[delayB]);
 553     p->buf[delayB - 1] = p->buf[delayB] - p->buf[delayB - 1];
 554     p->buf[adaptB - 1] = APESIGN(p->buf[delayB - 1]);
 555     p->filterB[filter] = p->filterA[filter ^ 1];
 556
 557     predictionB = p->buf[delayB    ] * p->coeffsB[filter][0] +
 558                   p->buf[delayB - 1] * p->coeffsB[filter][1] +
 559                   p->buf[delayB - 2] * p->coeffsB[filter][2] +
 560                   p->buf[delayB - 3] * p->coeffsB[filter][3] +
 561                   p->buf[delayB - 4] * p->coeffsB[filter][4];
 562
 563     p->lastA[filter] = decoded + ((predictionA + (predictionB >> 1)) >> 10);
 564     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((p->filterA[filter] * 31) >> 5);
 565
 566     sign = APESIGN(decoded);
 567     p->coeffsA[filter][0] += p->buf[adaptA    ] * sign;
 568     p->coeffsA[filter][1] += p->buf[adaptA - 1] * sign;
 569     p->coeffsA[filter][2] += p->buf[adaptA - 2] * sign;
 570     p->coeffsA[filter][3] += p->buf[adaptA - 3] * sign;
 571     p->coeffsB[filter][0] += p->buf[adaptB    ] * sign;
 572     p->coeffsB[filter][1] += p->buf[adaptB - 1] * sign;
 573     p->coeffsB[filter][2] += p->buf[adaptB - 2] * sign;
 574     p->coeffsB[filter][3] += p->buf[adaptB - 3] * sign;
 575     p->coeffsB[filter][4] += p->buf[adaptB - 4] * sign;
 576
 577     return p->filterA[filter];
 578 }
 579
 580 static void predictor_decode_stereo(APEContext *ctx, int count)
 581 {
 582     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 583     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 584     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
 585
 586     while (count--) {
 587         /* Predictor Y */
 588         *decoded0 = predictor_update_filter(p, *decoded0, 0, YDELAYA, YDELAYB,
 589                                             YADAPTCOEFFSA, YADAPTCOEFFSB);
 590         decoded0++;
 591         *decoded1 = predictor_update_filter(p, *decoded1, 1, XDELAYA, XDELAYB,
 592                                             XADAPTCOEFFSA, XADAPTCOEFFSB);
 593         decoded1++;
 594
 595         /* Combined */
 596         p->buf++;
 597
 598         /* Have we filled the history buffer? */
 599         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 600             memmove(p->historybuffer, p->buf, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
 601             p->buf = p->historybuffer;
 602         }
 603     }
 604 }
 605
 606 static void predictor_decode_mono(APEContext *ctx, int count)
 607 {
 608     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 609     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 610     int32_t predictionA, currentA, A, sign;
 611
 612     currentA = p->lastA[0];
 613
 614     while (count--) {
 615         A = *decoded0;
 616
 617         p->buf[YDELAYA] = currentA;
 618         p->buf[YDELAYA - 1] = p->buf[YDELAYA] - p->buf[YDELAYA - 1];
 619
 620         predictionA = p->buf[YDELAYA    ] * p->coeffsA[0][0] +
 621                       p->buf[YDELAYA - 1] * p->coeffsA[0][1] +
 622                       p->buf[YDELAYA - 2] * p->coeffsA[0][2] +
 623                       p->buf[YDELAYA - 3] * p->coeffsA[0][3];
 624
 625         currentA = A + (predictionA >> 10);
 626
 627         p->buf[YADAPTCOEFFSA]     = APESIGN(p->buf[YDELAYA    ]);
 628         p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] = APESIGN(p->buf[YDELAYA - 1]);
 629
 630         sign = APESIGN(A);
 631         p->coeffsA[0][0] += p->buf[YADAPTCOEFFSA    ] * sign;
 632         p->coeffsA[0][1] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] * sign;
 633         p->coeffsA[0][2] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 2] * sign;
 634         p->coeffsA[0][3] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 3] * sign;
 635
 636         p->buf++;
 637
 638         /* Have we filled the history buffer? */
 639         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 640             memmove(p->historybuffer, p->buf, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
 641             p->buf = p->historybuffer;
 642         }
 643
 644         p->filterA[0] = currentA + ((p->filterA[0] * 31) >> 5);
 645         *(decoded0++) = p->filterA[0];
 646     }
 647
 648     p->lastA[0] = currentA;
 649 }
 650
 651 static void do_init_filter(APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
 652 {
 653     f->coeffs = buf;
 654     f->historybuffer = buf + order;
 655     f->delay       = f->historybuffer + order * 2;
 656     f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 657
 658     memset(f->historybuffer, 0, (order * 2) * sizeof(int16_t));
 659     memset(f->coeffs, 0, order * sizeof(int16_t));
 660     f->avg = 0;
 661 }
 662
 663 static void init_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
 664 {
 665     do_init_filter(&f[0], buf, order);
 666     do_init_filter(&f[1], buf + order * 3 + HISTORY_SIZE, order);
 667 }
 668
 669 static void do_apply_filter(APEContext *ctx, int version, APEFilter *f,
 670                             int32_t *data, int count, int order, int fracbits)
 671 {
 672     int res;
 673     int absres;
 674
 675     while (count--) {
 676         /* round fixedpoint scalar product */
 677         res = ctx->dsp.scalarproduct_and_madd_int16(f->coeffs, f->delay - order,
 678                                                     f->adaptcoeffs - order,
 679                                                     order, APESIGN(*data));
 680         res = (res + (1 << (fracbits - 1))) >> fracbits;
 681         res += *data;
 682         *data++ = res;
 683
 684         /* Update the output history */
 685         *f->delay++ = av_clip_int16(res);
 686
 687         if (version < 3980) {
 688             /* Version ??? to < 3.98 files (untested) */
 689             f->adaptcoeffs[0]  = (res == 0) ? 0 : ((res >> 28) & 8) - 4;
 690             f->adaptcoeffs[-4] >>= 1;
 691             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 692         } else {
 693             /* Version 3.98 and later files */
 694
 695             /* Update the adaption coefficients */
 696             absres = FFABS(res);
 697             if (absres)
 698                 *f->adaptcoeffs = ((res & (-1<<31)) ^ (-1<<30)) >>
 699                                   (25 + (absres <= f->avg*3) + (absres <= f->avg*4/3));
 700             else
 701                 *f->adaptcoeffs = 0;
 702
 703             f->avg += (absres - f->avg) / 16;
 704
 705             f->adaptcoeffs[-1] >>= 1;
 706             f->adaptcoeffs[-2] >>= 1;
 707             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 708         }
 709
 710         f->adaptcoeffs++;
 711
 712         /* Have we filled the history buffer? */
 713         if (f->delay == f->historybuffer + HISTORY_SIZE + (order * 2)) {
 714             memmove(f->historybuffer, f->delay - (order * 2),
 715                     (order * 2) * sizeof(int16_t));
 716             f->delay = f->historybuffer + order * 2;
 717             f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 718         }
 719     }
 720 }
 721
 722 static void apply_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f,
 723                          int32_t *data0, int32_t *data1,
 724                          int count, int order, int fracbits)
 725 {
 726     do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[0], data0, count, order, fracbits);
 727     if (data1)
 728         do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[1], data1, count, order, fracbits);
 729 }
 730
 731 static void ape_apply_filters(APEContext *ctx, int32_t *decoded0,
 732                               int32_t *decoded1, int count)
 733 {
 734     int i;
 735
 736     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 737         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 738             break;
 739         apply_filter(ctx, ctx->filters[i], decoded0, decoded1, count,
 740                      ape_filter_orders[ctx->fset][i],
 741                      ape_filter_fracbits[ctx->fset][i]);
 742     }
 743 }
 744
 745 static int init_frame_decoder(APEContext *ctx)
 746 {
 747     int i, ret;
 748     if ((ret = init_entropy_decoder(ctx)) < 0)
 749         return ret;
 750     init_predictor_decoder(ctx);
 751
 752     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 753         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 754             break;
 755         init_filter(ctx, ctx->filters[i], ctx->filterbuf[i],
 756                     ape_filter_orders[ctx->fset][i]);
 757     }
 758     return 0;
 759 }
 760
 761 static void ape_unpack_mono(APEContext *ctx, int count)
 762 {
 763     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 764     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
 765
 766     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 767         entropy_decode(ctx, count, 0);
 768         /* We are pure silence, so we're done. */
 769         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence mono\n");
 770         return;
 771     }
 772
 773     entropy_decode(ctx, count, 0);
 774     ape_apply_filters(ctx, decoded0, NULL, count);
 775
 776     /* Now apply the predictor decoding */
 777     predictor_decode_mono(ctx, count);
 778
 779     /* Pseudo-stereo - just copy left channel to right channel */
 780     if (ctx->channels == 2) {
 781         memcpy(decoded1, decoded0, count * sizeof(*decoded1));
 782     }
 783 }
 784
 785 static void ape_unpack_stereo(APEContext *ctx, int count)
 786 {
 787     int32_t left, right;
 788     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 789     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
 790
 791     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 792         /* We are pure silence, so we're done. */
 793         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence stereo\n");
 794         return;
 795     }
 796
 797     entropy_decode(ctx, count, 1);
 798     ape_apply_filters(ctx, decoded0, decoded1, count);
 799
 800     /* Now apply the predictor decoding */
 801     predictor_decode_stereo(ctx, count);
 802
 803     /* Decorrelate and scale to output depth */
 804     while (count--) {
 805         left = *decoded1 - (*decoded0 / 2);
 806         right = left + *decoded0;
 807
 808         *(decoded0++) = left;
 809         *(decoded1++) = right;
 810     }
 811 }
 812
 813 static int ape_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 814                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 815 {
 816     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 817     int buf_size = avpkt->size;
 818     APEContext *s = avctx->priv_data;
 819     int16_t *samples;
 820     int i, ret;
 821     int blockstodecode;
 822     int bytes_used = 0;
 823
 824     /* this should never be negative, but bad things will happen if it is, so
 825        check it just to make sure. */
 826     av_assert0(s->samples >= 0);
 827
 828     if(!s->samples){
 829         uint32_t nblocks, offset;
 830         void *tmp_data;
 831
 832         if (!buf_size) {
 833             *got_frame_ptr = 0;
 834             return 0;
 835         }
 836         if (buf_size < 8) {
 837             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 838             return AVERROR_INVALIDDATA;
 839         }
 840
 841         tmp_data = av_realloc(s->data, FFALIGN(buf_size, 4));
 842         if (!tmp_data)
 843             return AVERROR(ENOMEM);
 844         s->data = tmp_data;
 845         s->dsp.bswap_buf((uint32_t*)s->data, (const uint32_t*)buf, buf_size >> 2);
 846         s->ptr = s->data;
 847         s->data_end = s->data + buf_size;
 848
 849         nblocks = bytestream_get_be32(&s->ptr);
 850         offset  = bytestream_get_be32(&s->ptr);
 851         if (offset > 3) {
 852             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect offset passed\n");
 853             s->data = NULL;
 854             return AVERROR_INVALIDDATA;
 855         }
 856         if (s->data_end - s->ptr < offset) {
 857             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 858             return AVERROR_INVALIDDATA;
 859         }
 860         s->ptr += offset;
 861
 862         if (!nblocks || nblocks > INT_MAX) {
 863             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample count: %u.\n", nblocks);
 864             return AVERROR_INVALIDDATA;
 865         }
 866         s->samples = nblocks;
 867
 868         memset(s->decoded0,  0, sizeof(s->decoded0));
 869         memset(s->decoded1,  0, sizeof(s->decoded1));
 870
 871         /* Initialize the frame decoder */
 872         if (init_frame_decoder(s) < 0) {
 873             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error reading frame header\n");
 874             return AVERROR_INVALIDDATA;
 875         }
 876
 877         bytes_used = buf_size;
 878     }
 879
 880     if (!s->data) {
 881         *got_frame_ptr = 0;
 882         return buf_size;
 883     }
 884
 885     blockstodecode = FFMIN(BLOCKS_PER_LOOP, s->samples);
 886
 887     /* get output buffer */
 888     s->frame.nb_samples = blockstodecode;
 889     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
 890         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 891         return ret;
 892     }
 893     samples = (int16_t *)s->frame.data[0];
 894
 895     s->error=0;
 896
 897     if ((s->channels == 1) || (s->frameflags & APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO))
 898         ape_unpack_mono(s, blockstodecode);
 899     else
 900         ape_unpack_stereo(s, blockstodecode);
 901     emms_c();
 902
 903     if (s->error) {
 904         s->samples=0;
 905         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame\n");
 906         return AVERROR_INVALIDDATA;
 907     }
 908
 909     for (i = 0; i < blockstodecode; i++) {
 910         *samples++ = s->decoded0[i];
 911         if(s->channels == 2)
 912             *samples++ = s->decoded1[i];
 913     }
 914
 915     s->samples -= blockstodecode;
 916
 917     *got_frame_ptr   = 1;
 918     *(AVFrame *)data = s->frame;
 919
 920     return bytes_used;
 921 }
 922
 923 static void ape_flush(AVCodecContext *avctx)
 924 {
 925     APEContext *s = avctx->priv_data;
 926     s->samples= 0;
 927 }
 928
 929 AVCodec ff_ape_decoder = {
 930     .name           = "ape",
 931     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 932     .id             = CODEC_ID_APE,
 933     .priv_data_size = sizeof(APEContext),
 934     .init           = ape_decode_init,
 935     .close          = ape_decode_close,
 936     .decode         = ape_decode_frame,
 937     .capabilities   = CODEC_CAP_SUBFRAMES | CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_DR1,
 938     .flush = ape_flush,
 939     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Monkey's Audio"),
 940 };