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 #define ALT_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     DSPContext dsp;
 133     int channels;
 134     int samples;                             ///< samples left to decode in current frame
 135
 136     int fileversion;                         ///< codec version, very important in decoding process
 137     int compression_level;                   ///< compression levels
 138     int fset;                                ///< which filter set to use (calculated from compression level)
 139     int flags;                               ///< global decoder flags
 140
 141     uint32_t CRC;                            ///< frame CRC
 142     int frameflags;                          ///< frame flags
 143     APEPredictor predictor;                  ///< predictor used for final reconstruction
 144
 145     int32_t decoded0[BLOCKS_PER_LOOP];       ///< decoded data for the first channel
 146     int32_t decoded1[BLOCKS_PER_LOOP];       ///< decoded data for the second channel
 147
 148     int16_t* filterbuf[APE_FILTER_LEVELS];   ///< filter memory
 149
 150     APERangecoder rc;                        ///< rangecoder used to decode actual values
 151     APERice riceX;                           ///< rice code parameters for the second channel
 152     APERice riceY;                           ///< rice code parameters for the first channel
 153     APEFilter filters[APE_FILTER_LEVELS][2]; ///< filters used for reconstruction
 154
 155     uint8_t *data;                           ///< current frame data
 156     uint8_t *data_end;                       ///< frame data end
 157     const uint8_t *ptr;                      ///< current position in frame data
 158
 159     int error;
 160 } APEContext;
 161
 162 // TODO: dsputilize
 163
 164 static av_cold int ape_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 165 {
 166     APEContext *s = avctx->priv_data;
 167     int i;
 168
 169     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++)
 170         av_freep(&s->filterbuf[i]);
 171
 172     av_freep(&s->data);
 173     return 0;
 174 }
 175
 176 static av_cold int ape_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 177 {
 178     APEContext *s = avctx->priv_data;
 179     int i;
 180
 181     if (avctx->extradata_size != 6) {
 182         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect extradata\n");
 183         return AVERROR(EINVAL);
 184     }
 185     if (avctx->bits_per_coded_sample != 16) {
 186         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only 16-bit samples are supported\n");
 187         return AVERROR(EINVAL);
 188     }
 189     if (avctx->channels > 2) {
 190         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo is supported\n");
 191         return AVERROR(EINVAL);
 192     }
 193     s->avctx             = avctx;
 194     s->channels          = avctx->channels;
 195     s->fileversion       = AV_RL16(avctx->extradata);
 196     s->compression_level = AV_RL16(avctx->extradata + 2);
 197     s->flags             = AV_RL16(avctx->extradata + 4);
 198
 199     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Compression Level: %d - Flags: %d\n",
 200            s->compression_level, s->flags);
 201     if (s->compression_level % 1000 || s->compression_level > COMPRESSION_LEVEL_INSANE) {
 202         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect compression level %d\n",
 203                s->compression_level);
 204         return AVERROR_INVALIDDATA;
 205     }
 206     s->fset = s->compression_level / 1000 - 1;
 207     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 208         if (!ape_filter_orders[s->fset][i])
 209             break;
 210         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->filterbuf[i],
 211                          (ape_filter_orders[s->fset][i] * 3 + HISTORY_SIZE) * 4,
 212                          filter_alloc_fail);
 213     }
 214
 215     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 216     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 217     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? AV_CH_LAYOUT_STEREO : AV_CH_LAYOUT_MONO;
 218     return 0;
 219 filter_alloc_fail:
 220     ape_decode_close(avctx);
 221     return AVERROR(ENOMEM);
 222 }
 223
 224 /**
 225  * @name APE range decoding functions
 226  * @{
 227  */
 228
 229 #define CODE_BITS    32
 230 #define TOP_VALUE    ((unsigned int)1 << (CODE_BITS-1))
 231 #define SHIFT_BITS   (CODE_BITS - 9)
 232 #define EXTRA_BITS   ((CODE_BITS-2) % 8 + 1)
 233 #define BOTTOM_VALUE (TOP_VALUE >> 8)
 234
 235 /** Start the decoder */
 236 static inline void range_start_decoding(APEContext *ctx)
 237 {
 238     ctx->rc.buffer = bytestream_get_byte(&ctx->ptr);
 239     ctx->rc.low    = ctx->rc.buffer >> (8 - EXTRA_BITS);
 240     ctx->rc.range  = (uint32_t) 1 << EXTRA_BITS;
 241 }
 242
 243 /** Perform normalization */
 244 static inline void range_dec_normalize(APEContext *ctx)
 245 {
 246     while (ctx->rc.range <= BOTTOM_VALUE) {
 247         ctx->rc.buffer <<= 8;
 248         if(ctx->ptr < ctx->data_end) {
 249             ctx->rc.buffer += *ctx->ptr;
 250             ctx->ptr++;
 251         } else {
 252             ctx->error = 1;
 253         }
 254         ctx->rc.low    = (ctx->rc.low << 8)    | ((ctx->rc.buffer >> 1) & 0xFF);
 255         ctx->rc.range  <<= 8;
 256     }
 257 }
 258
 259 /**
 260  * Calculate culmulative frequency for next symbol. Does NO update!
 261  * @param ctx decoder context
 262  * @param tot_f is the total frequency or (code_value)1<<shift
 263  * @return the culmulative frequency
 264  */
 265 static inline int range_decode_culfreq(APEContext *ctx, int tot_f)
 266 {
 267     range_dec_normalize(ctx);
 268     ctx->rc.help = ctx->rc.range / tot_f;
 269     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 270 }
 271
 272 /**
 273  * Decode value with given size in bits
 274  * @param ctx decoder context
 275  * @param shift number of bits to decode
 276  */
 277 static inline int range_decode_culshift(APEContext *ctx, int shift)
 278 {
 279     range_dec_normalize(ctx);
 280     ctx->rc.help = ctx->rc.range >> shift;
 281     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 282 }
 283
 284
 285 /**
 286  * Update decoding state
 287  * @param ctx decoder context
 288  * @param sy_f the interval length (frequency of the symbol)
 289  * @param lt_f the lower end (frequency sum of < symbols)
 290  */
 291 static inline void range_decode_update(APEContext *ctx, int sy_f, int lt_f)
 292 {
 293     ctx->rc.low  -= ctx->rc.help * lt_f;
 294     ctx->rc.range = ctx->rc.help * sy_f;
 295 }
 296
 297 /** Decode n bits (n <= 16) without modelling */
 298 static inline int range_decode_bits(APEContext *ctx, int n)
 299 {
 300     int sym = range_decode_culshift(ctx, n);
 301     range_decode_update(ctx, 1, sym);
 302     return sym;
 303 }
 304
 305
 306 #define MODEL_ELEMENTS 64
 307
 308 /**
 309  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.97
 310  */
 311 static const uint16_t counts_3970[22] = {
 312         0, 14824, 28224, 39348, 47855, 53994, 58171, 60926,
 313     62682, 63786, 64463, 64878, 65126, 65276, 65365, 65419,
 314     65450, 65469, 65480, 65487, 65491, 65493,
 315 };
 316
 317 /**
 318  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.97
 319  */
 320 static const uint16_t counts_diff_3970[21] = {
 321     14824, 13400, 11124, 8507, 6139, 4177, 2755, 1756,
 322     1104, 677, 415, 248, 150, 89, 54, 31,
 323     19, 11, 7, 4, 2,
 324 };
 325
 326 /**
 327  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.98
 328  */
 329 static const uint16_t counts_3980[22] = {
 330         0, 19578, 36160, 48417, 56323, 60899, 63265, 64435,
 331     64971, 65232, 65351, 65416, 65447, 65466, 65476, 65482,
 332     65485, 65488, 65490, 65491, 65492, 65493,
 333 };
 334
 335 /**
 336  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.98
 337  */
 338 static const uint16_t counts_diff_3980[21] = {
 339     19578, 16582, 12257, 7906, 4576, 2366, 1170, 536,
 340     261, 119, 65, 31, 19, 10, 6, 3,
 341     3, 2, 1, 1, 1,
 342 };
 343
 344 /**
 345  * Decode symbol
 346  * @param ctx decoder context
 347  * @param counts probability range start position
 348  * @param counts_diff probability range widths
 349  */
 350 static inline int range_get_symbol(APEContext *ctx,
 351                                    const uint16_t counts[],
 352                                    const uint16_t counts_diff[])
 353 {
 354     int symbol, cf;
 355
 356     cf = range_decode_culshift(ctx, 16);
 357
 358     if(cf > 65492){
 359         symbol= cf - 65535 + 63;
 360         range_decode_update(ctx, 1, cf);
 361         if(cf > 65535)
 362             ctx->error=1;
 363         return symbol;
 364     }
 365     /* figure out the symbol inefficiently; a binary search would be much better */
 366     for (symbol = 0; counts[symbol + 1] <= cf; symbol++);
 367
 368     range_decode_update(ctx, counts_diff[symbol], counts[symbol]);
 369
 370     return symbol;
 371 }
 372 /** @} */ // group rangecoder
 373
 374 static inline void update_rice(APERice *rice, int x)
 375 {
 376     int lim = rice->k ? (1 << (rice->k + 4)) : 0;
 377     rice->ksum += ((x + 1) / 2) - ((rice->ksum + 16) >> 5);
 378
 379     if (rice->ksum < lim)
 380         rice->k--;
 381     else if (rice->ksum >= (1 << (rice->k + 5)))
 382         rice->k++;
 383 }
 384
 385 static inline int ape_decode_value(APEContext *ctx, APERice *rice)
 386 {
 387     int x, overflow;
 388
 389     if (ctx->fileversion < 3990) {
 390         int tmpk;
 391
 392         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3970, counts_diff_3970);
 393
 394         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 395             tmpk = range_decode_bits(ctx, 5);
 396             overflow = 0;
 397         } else
 398             tmpk = (rice->k < 1) ? 0 : rice->k - 1;
 399
 400         if (tmpk <= 16)
 401             x = range_decode_bits(ctx, tmpk);
 402         else {
 403             x = range_decode_bits(ctx, 16);
 404             x |= (range_decode_bits(ctx, tmpk - 16) << 16);
 405         }
 406         x += overflow << tmpk;
 407     } else {
 408         int base, pivot;
 409
 410         pivot = rice->ksum >> 5;
 411         if (pivot == 0)
 412             pivot = 1;
 413
 414         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3980, counts_diff_3980);
 415
 416         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 417             overflow  = range_decode_bits(ctx, 16) << 16;
 418             overflow |= range_decode_bits(ctx, 16);
 419         }
 420
 421         if (pivot < 0x10000) {
 422             base = range_decode_culfreq(ctx, pivot);
 423             range_decode_update(ctx, 1, base);
 424         } else {
 425             int base_hi = pivot, base_lo;
 426             int bbits = 0;
 427
 428             while (base_hi & ~0xFFFF) {
 429                 base_hi >>= 1;
 430                 bbits++;
 431             }
 432             base_hi = range_decode_culfreq(ctx, base_hi + 1);
 433             range_decode_update(ctx, 1, base_hi);
 434             base_lo = range_decode_culfreq(ctx, 1 << bbits);
 435             range_decode_update(ctx, 1, base_lo);
 436
 437             base = (base_hi << bbits) + base_lo;
 438         }
 439
 440         x = base + overflow * pivot;
 441     }
 442
 443     update_rice(rice, x);
 444
 445     /* Convert to signed */
 446     if (x & 1)
 447         return (x >> 1) + 1;
 448     else
 449         return -(x >> 1);
 450 }
 451
 452 static void entropy_decode(APEContext *ctx, int blockstodecode, int stereo)
 453 {
 454     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 455     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
 456
 457     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 458         /* We are pure silence, just memset the output buffer. */
 459         memset(decoded0, 0, blockstodecode * sizeof(int32_t));
 460         memset(decoded1, 0, blockstodecode * sizeof(int32_t));
 461     } else {
 462         while (blockstodecode--) {
 463             *decoded0++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceY);
 464             if (stereo)
 465                 *decoded1++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceX);
 466         }
 467     }
 468 }
 469
 470 static int init_entropy_decoder(APEContext *ctx)
 471 {
 472     /* Read the CRC */
 473     if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
 474         return AVERROR_INVALIDDATA;
 475     ctx->CRC = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 476
 477     /* Read the frame flags if they exist */
 478     ctx->frameflags = 0;
 479     if ((ctx->fileversion > 3820) && (ctx->CRC & 0x80000000)) {
 480         ctx->CRC &= ~0x80000000;
 481
 482         if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
 483             return AVERROR_INVALIDDATA;
 484         ctx->frameflags = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 485     }
 486
 487     /* Initialize the rice structs */
 488     ctx->riceX.k = 10;
 489     ctx->riceX.ksum = (1 << ctx->riceX.k) * 16;
 490     ctx->riceY.k = 10;
 491     ctx->riceY.ksum = (1 << ctx->riceY.k) * 16;
 492
 493     /* The first 8 bits of input are ignored. */
 494     ctx->ptr++;
 495
 496     range_start_decoding(ctx);
 497
 498     return 0;
 499 }
 500
 501 static const int32_t initial_coeffs[4] = {
 502     360, 317, -109, 98
 503 };
 504
 505 static void init_predictor_decoder(APEContext *ctx)
 506 {
 507     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 508
 509     /* Zero the history buffers */
 510     memset(p->historybuffer, 0, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
 511     p->buf = p->historybuffer;
 512
 513     /* Initialize and zero the coefficients */
 514     memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 515     memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 516     memset(p->coeffsB, 0, sizeof(p->coeffsB));
 517
 518     p->filterA[0] = p->filterA[1] = 0;
 519     p->filterB[0] = p->filterB[1] = 0;
 520     p->lastA[0]   = p->lastA[1]   = 0;
 521 }
 522
 523 /** Get inverse sign of integer (-1 for positive, 1 for negative and 0 for zero) */
 524 static inline int APESIGN(int32_t x) {
 525     return (x < 0) - (x > 0);
 526 }
 527
 528 static av_always_inline int predictor_update_filter(APEPredictor *p,
 529                                                     const int decoded, const int filter,
 530                                                     const int delayA,  const int delayB,
 531                                                     const int adaptA,  const int adaptB)
 532 {
 533     int32_t predictionA, predictionB, sign;
 534
 535     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
 536     p->buf[adaptA]     = APESIGN(p->buf[delayA]);
 537     p->buf[delayA - 1] = p->buf[delayA] - p->buf[delayA - 1];
 538     p->buf[adaptA - 1] = APESIGN(p->buf[delayA - 1]);
 539
 540     predictionA = p->buf[delayA    ] * p->coeffsA[filter][0] +
 541                   p->buf[delayA - 1] * p->coeffsA[filter][1] +
 542                   p->buf[delayA - 2] * p->coeffsA[filter][2] +
 543                   p->buf[delayA - 3] * p->coeffsA[filter][3];
 544
 545     /*  Apply a scaled first-order filter compression */
 546     p->buf[delayB]     = p->filterA[filter ^ 1] - ((p->filterB[filter] * 31) >> 5);
 547     p->buf[adaptB]     = APESIGN(p->buf[delayB]);
 548     p->buf[delayB - 1] = p->buf[delayB] - p->buf[delayB - 1];
 549     p->buf[adaptB - 1] = APESIGN(p->buf[delayB - 1]);
 550     p->filterB[filter] = p->filterA[filter ^ 1];
 551
 552     predictionB = p->buf[delayB    ] * p->coeffsB[filter][0] +
 553                   p->buf[delayB - 1] * p->coeffsB[filter][1] +
 554                   p->buf[delayB - 2] * p->coeffsB[filter][2] +
 555                   p->buf[delayB - 3] * p->coeffsB[filter][3] +
 556                   p->buf[delayB - 4] * p->coeffsB[filter][4];
 557
 558     p->lastA[filter] = decoded + ((predictionA + (predictionB >> 1)) >> 10);
 559     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((p->filterA[filter] * 31) >> 5);
 560
 561     sign = APESIGN(decoded);
 562     p->coeffsA[filter][0] += p->buf[adaptA    ] * sign;
 563     p->coeffsA[filter][1] += p->buf[adaptA - 1] * sign;
 564     p->coeffsA[filter][2] += p->buf[adaptA - 2] * sign;
 565     p->coeffsA[filter][3] += p->buf[adaptA - 3] * sign;
 566     p->coeffsB[filter][0] += p->buf[adaptB    ] * sign;
 567     p->coeffsB[filter][1] += p->buf[adaptB - 1] * sign;
 568     p->coeffsB[filter][2] += p->buf[adaptB - 2] * sign;
 569     p->coeffsB[filter][3] += p->buf[adaptB - 3] * sign;
 570     p->coeffsB[filter][4] += p->buf[adaptB - 4] * sign;
 571
 572     return p->filterA[filter];
 573 }
 574
 575 static void predictor_decode_stereo(APEContext *ctx, int count)
 576 {
 577     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 578     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 579     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
 580
 581     while (count--) {
 582         /* Predictor Y */
 583         *decoded0 = predictor_update_filter(p, *decoded0, 0, YDELAYA, YDELAYB,
 584                                             YADAPTCOEFFSA, YADAPTCOEFFSB);
 585         decoded0++;
 586         *decoded1 = predictor_update_filter(p, *decoded1, 1, XDELAYA, XDELAYB,
 587                                             XADAPTCOEFFSA, XADAPTCOEFFSB);
 588         decoded1++;
 589
 590         /* Combined */
 591         p->buf++;
 592
 593         /* Have we filled the history buffer? */
 594         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 595             memmove(p->historybuffer, p->buf, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
 596             p->buf = p->historybuffer;
 597         }
 598     }
 599 }
 600
 601 static void predictor_decode_mono(APEContext *ctx, int count)
 602 {
 603     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 604     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 605     int32_t predictionA, currentA, A, sign;
 606
 607     currentA = p->lastA[0];
 608
 609     while (count--) {
 610         A = *decoded0;
 611
 612         p->buf[YDELAYA] = currentA;
 613         p->buf[YDELAYA - 1] = p->buf[YDELAYA] - p->buf[YDELAYA - 1];
 614
 615         predictionA = p->buf[YDELAYA    ] * p->coeffsA[0][0] +
 616                       p->buf[YDELAYA - 1] * p->coeffsA[0][1] +
 617                       p->buf[YDELAYA - 2] * p->coeffsA[0][2] +
 618                       p->buf[YDELAYA - 3] * p->coeffsA[0][3];
 619
 620         currentA = A + (predictionA >> 10);
 621
 622         p->buf[YADAPTCOEFFSA]     = APESIGN(p->buf[YDELAYA    ]);
 623         p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] = APESIGN(p->buf[YDELAYA - 1]);
 624
 625         sign = APESIGN(A);
 626         p->coeffsA[0][0] += p->buf[YADAPTCOEFFSA    ] * sign;
 627         p->coeffsA[0][1] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] * sign;
 628         p->coeffsA[0][2] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 2] * sign;
 629         p->coeffsA[0][3] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 3] * sign;
 630
 631         p->buf++;
 632
 633         /* Have we filled the history buffer? */
 634         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 635             memmove(p->historybuffer, p->buf, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
 636             p->buf = p->historybuffer;
 637         }
 638
 639         p->filterA[0] = currentA + ((p->filterA[0] * 31) >> 5);
 640         *(decoded0++) = p->filterA[0];
 641     }
 642
 643     p->lastA[0] = currentA;
 644 }
 645
 646 static void do_init_filter(APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
 647 {
 648     f->coeffs = buf;
 649     f->historybuffer = buf + order;
 650     f->delay       = f->historybuffer + order * 2;
 651     f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 652
 653     memset(f->historybuffer, 0, (order * 2) * sizeof(int16_t));
 654     memset(f->coeffs, 0, order * sizeof(int16_t));
 655     f->avg = 0;
 656 }
 657
 658 static void init_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
 659 {
 660     do_init_filter(&f[0], buf, order);
 661     do_init_filter(&f[1], buf + order * 3 + HISTORY_SIZE, order);
 662 }
 663
 664 static void do_apply_filter(APEContext *ctx, int version, APEFilter *f,
 665                             int32_t *data, int count, int order, int fracbits)
 666 {
 667     int res;
 668     int absres;
 669
 670     while (count--) {
 671         /* round fixedpoint scalar product */
 672         res = ctx->dsp.scalarproduct_and_madd_int16(f->coeffs, f->delay - order,
 673                                                     f->adaptcoeffs - order,
 674                                                     order, APESIGN(*data));
 675         res = (res + (1 << (fracbits - 1))) >> fracbits;
 676         res += *data;
 677         *data++ = res;
 678
 679         /* Update the output history */
 680         *f->delay++ = av_clip_int16(res);
 681
 682         if (version < 3980) {
 683             /* Version ??? to < 3.98 files (untested) */
 684             f->adaptcoeffs[0]  = (res == 0) ? 0 : ((res >> 28) & 8) - 4;
 685             f->adaptcoeffs[-4] >>= 1;
 686             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 687         } else {
 688             /* Version 3.98 and later files */
 689
 690             /* Update the adaption coefficients */
 691             absres = FFABS(res);
 692             if (absres)
 693                 *f->adaptcoeffs = ((res & (-1<<31)) ^ (-1<<30)) >>
 694                                   (25 + (absres <= f->avg*3) + (absres <= f->avg*4/3));
 695             else
 696                 *f->adaptcoeffs = 0;
 697
 698             f->avg += (absres - f->avg) / 16;
 699
 700             f->adaptcoeffs[-1] >>= 1;
 701             f->adaptcoeffs[-2] >>= 1;
 702             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 703         }
 704
 705         f->adaptcoeffs++;
 706
 707         /* Have we filled the history buffer? */
 708         if (f->delay == f->historybuffer + HISTORY_SIZE + (order * 2)) {
 709             memmove(f->historybuffer, f->delay - (order * 2),
 710                     (order * 2) * sizeof(int16_t));
 711             f->delay = f->historybuffer + order * 2;
 712             f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 713         }
 714     }
 715 }
 716
 717 static void apply_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f,
 718                          int32_t *data0, int32_t *data1,
 719                          int count, int order, int fracbits)
 720 {
 721     do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[0], data0, count, order, fracbits);
 722     if (data1)
 723         do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[1], data1, count, order, fracbits);
 724 }
 725
 726 static void ape_apply_filters(APEContext *ctx, int32_t *decoded0,
 727                               int32_t *decoded1, int count)
 728 {
 729     int i;
 730
 731     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 732         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 733             break;
 734         apply_filter(ctx, ctx->filters[i], decoded0, decoded1, count,
 735                      ape_filter_orders[ctx->fset][i],
 736                      ape_filter_fracbits[ctx->fset][i]);
 737     }
 738 }
 739
 740 static int init_frame_decoder(APEContext *ctx)
 741 {
 742     int i, ret;
 743     if ((ret = init_entropy_decoder(ctx)) < 0)
 744         return ret;
 745     init_predictor_decoder(ctx);
 746
 747     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 748         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 749             break;
 750         init_filter(ctx, ctx->filters[i], ctx->filterbuf[i],
 751                     ape_filter_orders[ctx->fset][i]);
 752     }
 753     return 0;
 754 }
 755
 756 static void ape_unpack_mono(APEContext *ctx, int count)
 757 {
 758     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 759     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
 760
 761     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 762         entropy_decode(ctx, count, 0);
 763         /* We are pure silence, so we're done. */
 764         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence mono\n");
 765         return;
 766     }
 767
 768     entropy_decode(ctx, count, 0);
 769     ape_apply_filters(ctx, decoded0, NULL, count);
 770
 771     /* Now apply the predictor decoding */
 772     predictor_decode_mono(ctx, count);
 773
 774     /* Pseudo-stereo - just copy left channel to right channel */
 775     if (ctx->channels == 2) {
 776         memcpy(decoded1, decoded0, count * sizeof(*decoded1));
 777     }
 778 }
 779
 780 static void ape_unpack_stereo(APEContext *ctx, int count)
 781 {
 782     int32_t left, right;
 783     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 784     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
 785
 786     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 787         /* We are pure silence, so we're done. */
 788         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence stereo\n");
 789         return;
 790     }
 791
 792     entropy_decode(ctx, count, 1);
 793     ape_apply_filters(ctx, decoded0, decoded1, count);
 794
 795     /* Now apply the predictor decoding */
 796     predictor_decode_stereo(ctx, count);
 797
 798     /* Decorrelate and scale to output depth */
 799     while (count--) {
 800         left = *decoded1 - (*decoded0 / 2);
 801         right = left + *decoded0;
 802
 803         *(decoded0++) = left;
 804         *(decoded1++) = right;
 805     }
 806 }
 807
 808 static int ape_decode_frame(AVCodecContext *avctx,
 809                             void *data, int *data_size,
 810                             AVPacket *avpkt)
 811 {
 812     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 813     int buf_size = avpkt->size;
 814     APEContext *s = avctx->priv_data;
 815     int16_t *samples = data;
 816     int i;
 817     int blockstodecode, out_size;
 818     int bytes_used = 0;
 819
 820     /* this should never be negative, but bad things will happen if it is, so
 821        check it just to make sure. */
 822     av_assert0(s->samples >= 0);
 823
 824     if(!s->samples){
 825         uint32_t nblocks, offset;
 826         void *tmp_data;
 827
 828         if (!buf_size) {
 829             *data_size = 0;
 830             return 0;
 831         }
 832         if (buf_size < 8) {
 833             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 834             return AVERROR_INVALIDDATA;
 835         }
 836
 837         tmp_data = av_realloc(s->data, FFALIGN(buf_size, 4));
 838         if (!tmp_data)
 839             return AVERROR(ENOMEM);
 840         s->data = tmp_data;
 841         s->dsp.bswap_buf((uint32_t*)s->data, (const uint32_t*)buf, buf_size >> 2);
 842         s->ptr = s->data;
 843         s->data_end = s->data + buf_size;
 844
 845         nblocks = bytestream_get_be32(&s->ptr);
 846         offset  = bytestream_get_be32(&s->ptr);
 847         if (offset > 3) {
 848             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect offset passed\n");
 849             s->data = NULL;
 850             return AVERROR_INVALIDDATA;
 851         }
 852         if (s->data_end - s->ptr < offset) {
 853             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 854             return AVERROR_INVALIDDATA;
 855         }
 856         s->ptr += offset;
 857
 858         if (!nblocks || nblocks > INT_MAX) {
 859             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample count: %u.\n", nblocks);
 860             return AVERROR_INVALIDDATA;
 861         }
 862         s->samples = nblocks;
 863
 864         memset(s->decoded0,  0, sizeof(s->decoded0));
 865         memset(s->decoded1,  0, sizeof(s->decoded1));
 866
 867         /* Initialize the frame decoder */
 868         if (init_frame_decoder(s) < 0) {
 869             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error reading frame header\n");
 870             return AVERROR_INVALIDDATA;
 871         }
 872
 873         bytes_used = buf_size;
 874     }
 875
 876     if (!s->data) {
 877         *data_size = 0;
 878         return buf_size;
 879     }
 880
 881     blockstodecode = FFMIN(BLOCKS_PER_LOOP, s->samples);
 882
 883     out_size = blockstodecode * avctx->channels *
 884                av_get_bytes_per_sample(avctx->sample_fmt);
 885     if (*data_size < out_size) {
 886         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Output buffer is too small.\n");
 887         return AVERROR(EINVAL);
 888     }
 889
 890     s->error=0;
 891
 892     if ((s->channels == 1) || (s->frameflags & APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO))
 893         ape_unpack_mono(s, blockstodecode);
 894     else
 895         ape_unpack_stereo(s, blockstodecode);
 896     emms_c();
 897
 898     if (s->error) {
 899         s->samples=0;
 900         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame\n");
 901         return AVERROR_INVALIDDATA;
 902     }
 903
 904     for (i = 0; i < blockstodecode; i++) {
 905         *samples++ = s->decoded0[i];
 906         if(s->channels == 2)
 907             *samples++ = s->decoded1[i];
 908     }
 909
 910     s->samples -= blockstodecode;
 911
 912     *data_size = out_size;
 913     return bytes_used;
 914 }
 915
 916 static void ape_flush(AVCodecContext *avctx)
 917 {
 918     APEContext *s = avctx->priv_data;
 919     s->samples= 0;
 920 }
 921
 922 AVCodec ff_ape_decoder = {
 923     .name           = "ape",
 924     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 925     .id             = CODEC_ID_APE,
 926     .priv_data_size = sizeof(APEContext),
 927     .init           = ape_decode_init,
 928     .close          = ape_decode_close,
 929     .decode         = ape_decode_frame,
 930     .capabilities   = CODEC_CAP_SUBFRAMES | CODEC_CAP_DELAY,
 931     .flush = ape_flush,
 932     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Monkey's Audio"),
 933 };