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 "avcodec.h"
  24 #include "dsputil.h"
  25 #include "bytestream.h"
  26 #include "libavutil/audioconvert.h"
  27 #include "libavutil/avassert.h"
  28 #include "libavutil/opt.h"
  29
  30 /**
  31  * @file
  32  * Monkey's Audio lossless audio decoder
  33  */
  34
  35 #define MAX_CHANNELS        2
  36 #define MAX_BYTESPERSAMPLE  3
  37
  38 #define APE_FRAMECODE_MONO_SILENCE    1
  39 #define APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE  3
  40 #define APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO   4
  41
  42 #define HISTORY_SIZE 512
  43 #define PREDICTOR_ORDER 8
  44 /** Total size of all predictor histories */
  45 #define PREDICTOR_SIZE 50
  46
  47 #define YDELAYA (18 + PREDICTOR_ORDER*4)
  48 #define YDELAYB (18 + PREDICTOR_ORDER*3)
  49 #define XDELAYA (18 + PREDICTOR_ORDER*2)
  50 #define XDELAYB (18 + PREDICTOR_ORDER)
  51
  52 #define YADAPTCOEFFSA 18
  53 #define XADAPTCOEFFSA 14
  54 #define YADAPTCOEFFSB 10
  55 #define XADAPTCOEFFSB 5
  56
  57 /**
  58  * Possible compression levels
  59  * @{
  60  */
  61 enum APECompressionLevel {
  62     COMPRESSION_LEVEL_FAST       = 1000,
  63     COMPRESSION_LEVEL_NORMAL     = 2000,
  64     COMPRESSION_LEVEL_HIGH       = 3000,
  65     COMPRESSION_LEVEL_EXTRA_HIGH = 4000,
  66     COMPRESSION_LEVEL_INSANE     = 5000
  67 };
  68 /** @} */
  69
  70 #define APE_FILTER_LEVELS 3
  71
  72 /** Filter orders depending on compression level */
  73 static const uint16_t ape_filter_orders[5][APE_FILTER_LEVELS] = {
  74     {  0,   0,    0 },
  75     { 16,   0,    0 },
  76     { 64,   0,    0 },
  77     { 32, 256,    0 },
  78     { 16, 256, 1280 }
  79 };
  80
  81 /** Filter fraction bits depending on compression level */
  82 static const uint8_t ape_filter_fracbits[5][APE_FILTER_LEVELS] = {
  83     {  0,  0,  0 },
  84     { 11,  0,  0 },
  85     { 11,  0,  0 },
  86     { 10, 13,  0 },
  87     { 11, 13, 15 }
  88 };
  89
  90
  91 /** Filters applied to the decoded data */
  92 typedef struct APEFilter {
  93     int16_t *coeffs;        ///< actual coefficients used in filtering
  94     int16_t *adaptcoeffs;   ///< adaptive filter coefficients used for correcting of actual filter coefficients
  95     int16_t *historybuffer; ///< filter memory
  96     int16_t *delay;         ///< filtered values
  97
  98     int avg;
  99 } APEFilter;
 100
 101 typedef struct APERice {
 102     uint32_t k;
 103     uint32_t ksum;
 104 } APERice;
 105
 106 typedef struct APERangecoder {
 107     uint32_t low;           ///< low end of interval
 108     uint32_t range;         ///< length of interval
 109     uint32_t help;          ///< bytes_to_follow resp. intermediate value
 110     unsigned int buffer;    ///< buffer for input/output
 111 } APERangecoder;
 112
 113 /** Filter histories */
 114 typedef struct APEPredictor {
 115     int32_t *buf;
 116
 117     int32_t lastA[2];
 118
 119     int32_t filterA[2];
 120     int32_t filterB[2];
 121
 122     int32_t coeffsA[2][4];  ///< adaption coefficients
 123     int32_t coeffsB[2][5];  ///< adaption coefficients
 124     int32_t historybuffer[HISTORY_SIZE + PREDICTOR_SIZE];
 125 } APEPredictor;
 126
 127 /** Decoder context */
 128 typedef struct APEContext {
 129     AVClass *class;                          ///< class for AVOptions
 130     AVCodecContext *avctx;
 131     AVFrame frame;
 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 } APEContext;
 165
 166 // TODO: dsputilize
 167
 168 static av_cold int ape_decode_close(AVCodecContext *avctx)
 169 {
 170     APEContext *s = avctx->priv_data;
 171     int i;
 172
 173     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++)
 174         av_freep(&s->filterbuf[i]);
 175
 176     av_freep(&s->decoded_buffer);
 177     av_freep(&s->data);
 178     s->decoded_size = s->data_size = 0;
 179
 180     return 0;
 181 }
 182
 183 static av_cold int ape_decode_init(AVCodecContext *avctx)
 184 {
 185     APEContext *s = avctx->priv_data;
 186     int i;
 187
 188     if (avctx->extradata_size != 6) {
 189         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect extradata\n");
 190         return AVERROR(EINVAL);
 191     }
 192     if (avctx->channels > 2) {
 193         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo is supported\n");
 194         return AVERROR(EINVAL);
 195     }
 196     s->bps = avctx->bits_per_coded_sample;
 197     switch (s->bps) {
 198     case 8:
 199         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_U8;
 200         break;
 201     case 16:
 202         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 203         break;
 204     case 24:
 205         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32;
 206         break;
 207     default:
 208         av_log_ask_for_sample(avctx, "Unsupported bits per coded sample %d\n",
 209                               s->bps);
 210         return AVERROR_PATCHWELCOME;
 211     }
 212     s->avctx             = avctx;
 213     s->channels          = avctx->channels;
 214     s->fileversion       = AV_RL16(avctx->extradata);
 215     s->compression_level = AV_RL16(avctx->extradata + 2);
 216     s->flags             = AV_RL16(avctx->extradata + 4);
 217
 218     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Compression Level: %d - Flags: %d\n",
 219            s->compression_level, s->flags);
 220     if (s->compression_level % 1000 || s->compression_level > COMPRESSION_LEVEL_INSANE) {
 221         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect compression level %d\n",
 222                s->compression_level);
 223         return AVERROR_INVALIDDATA;
 224     }
 225     s->fset = s->compression_level / 1000 - 1;
 226     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 227         if (!ape_filter_orders[s->fset][i])
 228             break;
 229         FF_ALLOC_OR_GOTO(avctx, s->filterbuf[i],
 230                          (ape_filter_orders[s->fset][i] * 3 + HISTORY_SIZE) * 4,
 231                          filter_alloc_fail);
 232     }
 233
 234     ff_dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 235     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? AV_CH_LAYOUT_STEREO : AV_CH_LAYOUT_MONO;
 236
 237     avcodec_get_frame_defaults(&s->frame);
 238     avctx->coded_frame = &s->frame;
 239
 240     return 0;
 241 filter_alloc_fail:
 242     ape_decode_close(avctx);
 243     return AVERROR(ENOMEM);
 244 }
 245
 246 /**
 247  * @name APE range decoding functions
 248  * @{
 249  */
 250
 251 #define CODE_BITS    32
 252 #define TOP_VALUE    ((unsigned int)1 << (CODE_BITS-1))
 253 #define SHIFT_BITS   (CODE_BITS - 9)
 254 #define EXTRA_BITS   ((CODE_BITS-2) % 8 + 1)
 255 #define BOTTOM_VALUE (TOP_VALUE >> 8)
 256
 257 /** Start the decoder */
 258 static inline void range_start_decoding(APEContext *ctx)
 259 {
 260     ctx->rc.buffer = bytestream_get_byte(&ctx->ptr);
 261     ctx->rc.low    = ctx->rc.buffer >> (8 - EXTRA_BITS);
 262     ctx->rc.range  = (uint32_t) 1 << EXTRA_BITS;
 263 }
 264
 265 /** Perform normalization */
 266 static inline void range_dec_normalize(APEContext *ctx)
 267 {
 268     while (ctx->rc.range <= BOTTOM_VALUE) {
 269         ctx->rc.buffer <<= 8;
 270         if(ctx->ptr < ctx->data_end) {
 271             ctx->rc.buffer += *ctx->ptr;
 272             ctx->ptr++;
 273         } else {
 274             ctx->error = 1;
 275         }
 276         ctx->rc.low    = (ctx->rc.low << 8)    | ((ctx->rc.buffer >> 1) & 0xFF);
 277         ctx->rc.range  <<= 8;
 278     }
 279 }
 280
 281 /**
 282  * Calculate culmulative frequency for next symbol. Does NO update!
 283  * @param ctx decoder context
 284  * @param tot_f is the total frequency or (code_value)1<<shift
 285  * @return the culmulative frequency
 286  */
 287 static inline int range_decode_culfreq(APEContext *ctx, int tot_f)
 288 {
 289     range_dec_normalize(ctx);
 290     ctx->rc.help = ctx->rc.range / tot_f;
 291     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 292 }
 293
 294 /**
 295  * Decode value with given size in bits
 296  * @param ctx decoder context
 297  * @param shift number of bits to decode
 298  */
 299 static inline int range_decode_culshift(APEContext *ctx, int shift)
 300 {
 301     range_dec_normalize(ctx);
 302     ctx->rc.help = ctx->rc.range >> shift;
 303     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 304 }
 305
 306
 307 /**
 308  * Update decoding state
 309  * @param ctx decoder context
 310  * @param sy_f the interval length (frequency of the symbol)
 311  * @param lt_f the lower end (frequency sum of < symbols)
 312  */
 313 static inline void range_decode_update(APEContext *ctx, int sy_f, int lt_f)
 314 {
 315     ctx->rc.low  -= ctx->rc.help * lt_f;
 316     ctx->rc.range = ctx->rc.help * sy_f;
 317 }
 318
 319 /** Decode n bits (n <= 16) without modelling */
 320 static inline int range_decode_bits(APEContext *ctx, int n)
 321 {
 322     int sym = range_decode_culshift(ctx, n);
 323     range_decode_update(ctx, 1, sym);
 324     return sym;
 325 }
 326
 327
 328 #define MODEL_ELEMENTS 64
 329
 330 /**
 331  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.97
 332  */
 333 static const uint16_t counts_3970[22] = {
 334         0, 14824, 28224, 39348, 47855, 53994, 58171, 60926,
 335     62682, 63786, 64463, 64878, 65126, 65276, 65365, 65419,
 336     65450, 65469, 65480, 65487, 65491, 65493,
 337 };
 338
 339 /**
 340  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.97
 341  */
 342 static const uint16_t counts_diff_3970[21] = {
 343     14824, 13400, 11124, 8507, 6139, 4177, 2755, 1756,
 344     1104, 677, 415, 248, 150, 89, 54, 31,
 345     19, 11, 7, 4, 2,
 346 };
 347
 348 /**
 349  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.98
 350  */
 351 static const uint16_t counts_3980[22] = {
 352         0, 19578, 36160, 48417, 56323, 60899, 63265, 64435,
 353     64971, 65232, 65351, 65416, 65447, 65466, 65476, 65482,
 354     65485, 65488, 65490, 65491, 65492, 65493,
 355 };
 356
 357 /**
 358  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.98
 359  */
 360 static const uint16_t counts_diff_3980[21] = {
 361     19578, 16582, 12257, 7906, 4576, 2366, 1170, 536,
 362     261, 119, 65, 31, 19, 10, 6, 3,
 363     3, 2, 1, 1, 1,
 364 };
 365
 366 /**
 367  * Decode symbol
 368  * @param ctx decoder context
 369  * @param counts probability range start position
 370  * @param counts_diff probability range widths
 371  */
 372 static inline int range_get_symbol(APEContext *ctx,
 373                                    const uint16_t counts[],
 374                                    const uint16_t counts_diff[])
 375 {
 376     int symbol, cf;
 377
 378     cf = range_decode_culshift(ctx, 16);
 379
 380     if(cf > 65492){
 381         symbol= cf - 65535 + 63;
 382         range_decode_update(ctx, 1, cf);
 383         if(cf > 65535)
 384             ctx->error=1;
 385         return symbol;
 386     }
 387     /* figure out the symbol inefficiently; a binary search would be much better */
 388     for (symbol = 0; counts[symbol + 1] <= cf; symbol++);
 389
 390     range_decode_update(ctx, counts_diff[symbol], counts[symbol]);
 391
 392     return symbol;
 393 }
 394 /** @} */ // group rangecoder
 395
 396 static inline void update_rice(APERice *rice, int x)
 397 {
 398     int lim = rice->k ? (1 << (rice->k + 4)) : 0;
 399     rice->ksum += ((x + 1) / 2) - ((rice->ksum + 16) >> 5);
 400
 401     if (rice->ksum < lim)
 402         rice->k--;
 403     else if (rice->ksum >= (1 << (rice->k + 5)))
 404         rice->k++;
 405 }
 406
 407 static inline int ape_decode_value(APEContext *ctx, APERice *rice)
 408 {
 409     int x, overflow;
 410
 411     if (ctx->fileversion < 3990) {
 412         int tmpk;
 413
 414         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3970, counts_diff_3970);
 415
 416         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 417             tmpk = range_decode_bits(ctx, 5);
 418             overflow = 0;
 419         } else
 420             tmpk = (rice->k < 1) ? 0 : rice->k - 1;
 421
 422         if (tmpk <= 16)
 423             x = range_decode_bits(ctx, tmpk);
 424         else if (tmpk <= 32) {
 425             x = range_decode_bits(ctx, 16);
 426             x |= (range_decode_bits(ctx, tmpk - 16) << 16);
 427         } else {
 428             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bits: %d\n", tmpk);
 429             return AVERROR_INVALIDDATA;
 430         }
 431         x += overflow << tmpk;
 432     } else {
 433         int base, pivot;
 434
 435         pivot = rice->ksum >> 5;
 436         if (pivot == 0)
 437             pivot = 1;
 438
 439         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3980, counts_diff_3980);
 440
 441         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 442             overflow  = range_decode_bits(ctx, 16) << 16;
 443             overflow |= range_decode_bits(ctx, 16);
 444         }
 445
 446         if (pivot < 0x10000) {
 447             base = range_decode_culfreq(ctx, pivot);
 448             range_decode_update(ctx, 1, base);
 449         } else {
 450             int base_hi = pivot, base_lo;
 451             int bbits = 0;
 452
 453             while (base_hi & ~0xFFFF) {
 454                 base_hi >>= 1;
 455                 bbits++;
 456             }
 457             base_hi = range_decode_culfreq(ctx, base_hi + 1);
 458             range_decode_update(ctx, 1, base_hi);
 459             base_lo = range_decode_culfreq(ctx, 1 << bbits);
 460             range_decode_update(ctx, 1, base_lo);
 461
 462             base = (base_hi << bbits) + base_lo;
 463         }
 464
 465         x = base + overflow * pivot;
 466     }
 467
 468     update_rice(rice, x);
 469
 470     /* Convert to signed */
 471     if (x & 1)
 472         return (x >> 1) + 1;
 473     else
 474         return -(x >> 1);
 475 }
 476
 477 static void entropy_decode(APEContext *ctx, int blockstodecode, int stereo)
 478 {
 479     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 480     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 481
 482     while (blockstodecode--) {
 483         *decoded0++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceY);
 484         if (stereo)
 485             *decoded1++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceX);
 486     }
 487 }
 488
 489 static int init_entropy_decoder(APEContext *ctx)
 490 {
 491     /* Read the CRC */
 492     if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
 493         return AVERROR_INVALIDDATA;
 494     ctx->CRC = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 495
 496     /* Read the frame flags if they exist */
 497     ctx->frameflags = 0;
 498     if ((ctx->fileversion > 3820) && (ctx->CRC & 0x80000000)) {
 499         ctx->CRC &= ~0x80000000;
 500
 501         if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
 502             return AVERROR_INVALIDDATA;
 503         ctx->frameflags = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 504     }
 505
 506     /* Initialize the rice structs */
 507     ctx->riceX.k = 10;
 508     ctx->riceX.ksum = (1 << ctx->riceX.k) * 16;
 509     ctx->riceY.k = 10;
 510     ctx->riceY.ksum = (1 << ctx->riceY.k) * 16;
 511
 512     /* The first 8 bits of input are ignored. */
 513     ctx->ptr++;
 514
 515     range_start_decoding(ctx);
 516
 517     return 0;
 518 }
 519
 520 static const int32_t initial_coeffs[4] = {
 521     360, 317, -109, 98
 522 };
 523
 524 static void init_predictor_decoder(APEContext *ctx)
 525 {
 526     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 527
 528     /* Zero the history buffers */
 529     memset(p->historybuffer, 0, PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 530     p->buf = p->historybuffer;
 531
 532     /* Initialize and zero the coefficients */
 533     memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 534     memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 535     memset(p->coeffsB, 0, sizeof(p->coeffsB));
 536
 537     p->filterA[0] = p->filterA[1] = 0;
 538     p->filterB[0] = p->filterB[1] = 0;
 539     p->lastA[0]   = p->lastA[1]   = 0;
 540 }
 541
 542 /** Get inverse sign of integer (-1 for positive, 1 for negative and 0 for zero) */
 543 static inline int APESIGN(int32_t x) {
 544     return (x < 0) - (x > 0);
 545 }
 546
 547 static av_always_inline int predictor_update_filter(APEPredictor *p,
 548                                                     const int decoded, const int filter,
 549                                                     const int delayA,  const int delayB,
 550                                                     const int adaptA,  const int adaptB)
 551 {
 552     int32_t predictionA, predictionB, sign;
 553
 554     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
 555     p->buf[adaptA]     = APESIGN(p->buf[delayA]);
 556     p->buf[delayA - 1] = p->buf[delayA] - p->buf[delayA - 1];
 557     p->buf[adaptA - 1] = APESIGN(p->buf[delayA - 1]);
 558
 559     predictionA = p->buf[delayA    ] * p->coeffsA[filter][0] +
 560                   p->buf[delayA - 1] * p->coeffsA[filter][1] +
 561                   p->buf[delayA - 2] * p->coeffsA[filter][2] +
 562                   p->buf[delayA - 3] * p->coeffsA[filter][3];
 563
 564     /*  Apply a scaled first-order filter compression */
 565     p->buf[delayB]     = p->filterA[filter ^ 1] - ((p->filterB[filter] * 31) >> 5);
 566     p->buf[adaptB]     = APESIGN(p->buf[delayB]);
 567     p->buf[delayB - 1] = p->buf[delayB] - p->buf[delayB - 1];
 568     p->buf[adaptB - 1] = APESIGN(p->buf[delayB - 1]);
 569     p->filterB[filter] = p->filterA[filter ^ 1];
 570
 571     predictionB = p->buf[delayB    ] * p->coeffsB[filter][0] +
 572                   p->buf[delayB - 1] * p->coeffsB[filter][1] +
 573                   p->buf[delayB - 2] * p->coeffsB[filter][2] +
 574                   p->buf[delayB - 3] * p->coeffsB[filter][3] +
 575                   p->buf[delayB - 4] * p->coeffsB[filter][4];
 576
 577     p->lastA[filter] = decoded + ((predictionA + (predictionB >> 1)) >> 10);
 578     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((p->filterA[filter] * 31) >> 5);
 579
 580     sign = APESIGN(decoded);
 581     p->coeffsA[filter][0] += p->buf[adaptA    ] * sign;
 582     p->coeffsA[filter][1] += p->buf[adaptA - 1] * sign;
 583     p->coeffsA[filter][2] += p->buf[adaptA - 2] * sign;
 584     p->coeffsA[filter][3] += p->buf[adaptA - 3] * sign;
 585     p->coeffsB[filter][0] += p->buf[adaptB    ] * sign;
 586     p->coeffsB[filter][1] += p->buf[adaptB - 1] * sign;
 587     p->coeffsB[filter][2] += p->buf[adaptB - 2] * sign;
 588     p->coeffsB[filter][3] += p->buf[adaptB - 3] * sign;
 589     p->coeffsB[filter][4] += p->buf[adaptB - 4] * sign;
 590
 591     return p->filterA[filter];
 592 }
 593
 594 static void predictor_decode_stereo(APEContext *ctx, int count)
 595 {
 596     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 597     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 598     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 599
 600     while (count--) {
 601         /* Predictor Y */
 602         *decoded0 = predictor_update_filter(p, *decoded0, 0, YDELAYA, YDELAYB,
 603                                             YADAPTCOEFFSA, YADAPTCOEFFSB);
 604         decoded0++;
 605         *decoded1 = predictor_update_filter(p, *decoded1, 1, XDELAYA, XDELAYB,
 606                                             XADAPTCOEFFSA, XADAPTCOEFFSB);
 607         decoded1++;
 608
 609         /* Combined */
 610         p->buf++;
 611
 612         /* Have we filled the history buffer? */
 613         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 614             memmove(p->historybuffer, p->buf,
 615                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 616             p->buf = p->historybuffer;
 617         }
 618     }
 619 }
 620
 621 static void predictor_decode_mono(APEContext *ctx, int count)
 622 {
 623     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 624     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 625     int32_t predictionA, currentA, A, sign;
 626
 627     currentA = p->lastA[0];
 628
 629     while (count--) {
 630         A = *decoded0;
 631
 632         p->buf[YDELAYA] = currentA;
 633         p->buf[YDELAYA - 1] = p->buf[YDELAYA] - p->buf[YDELAYA - 1];
 634
 635         predictionA = p->buf[YDELAYA    ] * p->coeffsA[0][0] +
 636                       p->buf[YDELAYA - 1] * p->coeffsA[0][1] +
 637                       p->buf[YDELAYA - 2] * p->coeffsA[0][2] +
 638                       p->buf[YDELAYA - 3] * p->coeffsA[0][3];
 639
 640         currentA = A + (predictionA >> 10);
 641
 642         p->buf[YADAPTCOEFFSA]     = APESIGN(p->buf[YDELAYA    ]);
 643         p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] = APESIGN(p->buf[YDELAYA - 1]);
 644
 645         sign = APESIGN(A);
 646         p->coeffsA[0][0] += p->buf[YADAPTCOEFFSA    ] * sign;
 647         p->coeffsA[0][1] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] * sign;
 648         p->coeffsA[0][2] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 2] * sign;
 649         p->coeffsA[0][3] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 3] * sign;
 650
 651         p->buf++;
 652
 653         /* Have we filled the history buffer? */
 654         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 655             memmove(p->historybuffer, p->buf,
 656                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 657             p->buf = p->historybuffer;
 658         }
 659
 660         p->filterA[0] = currentA + ((p->filterA[0] * 31) >> 5);
 661         *(decoded0++) = p->filterA[0];
 662     }
 663
 664     p->lastA[0] = currentA;
 665 }
 666
 667 static void do_init_filter(APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
 668 {
 669     f->coeffs = buf;
 670     f->historybuffer = buf + order;
 671     f->delay       = f->historybuffer + order * 2;
 672     f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 673
 674     memset(f->historybuffer, 0, (order * 2) * sizeof(*f->historybuffer));
 675     memset(f->coeffs, 0, order * sizeof(*f->coeffs));
 676     f->avg = 0;
 677 }
 678
 679 static void init_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
 680 {
 681     do_init_filter(&f[0], buf, order);
 682     do_init_filter(&f[1], buf + order * 3 + HISTORY_SIZE, order);
 683 }
 684
 685 static void do_apply_filter(APEContext *ctx, int version, APEFilter *f,
 686                             int32_t *data, int count, int order, int fracbits)
 687 {
 688     int res;
 689     int absres;
 690
 691     while (count--) {
 692         /* round fixedpoint scalar product */
 693         res = ctx->dsp.scalarproduct_and_madd_int16(f->coeffs, f->delay - order,
 694                                                     f->adaptcoeffs - order,
 695                                                     order, APESIGN(*data));
 696         res = (res + (1 << (fracbits - 1))) >> fracbits;
 697         res += *data;
 698         *data++ = res;
 699
 700         /* Update the output history */
 701         *f->delay++ = av_clip_int16(res);
 702
 703         if (version < 3980) {
 704             /* Version ??? to < 3.98 files (untested) */
 705             f->adaptcoeffs[0]  = (res == 0) ? 0 : ((res >> 28) & 8) - 4;
 706             f->adaptcoeffs[-4] >>= 1;
 707             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 708         } else {
 709             /* Version 3.98 and later files */
 710
 711             /* Update the adaption coefficients */
 712             absres = FFABS(res);
 713             if (absres)
 714                 *f->adaptcoeffs = ((res & (-1<<31)) ^ (-1<<30)) >>
 715                                   (25 + (absres <= f->avg*3) + (absres <= f->avg*4/3));
 716             else
 717                 *f->adaptcoeffs = 0;
 718
 719             f->avg += (absres - f->avg) / 16;
 720
 721             f->adaptcoeffs[-1] >>= 1;
 722             f->adaptcoeffs[-2] >>= 1;
 723             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 724         }
 725
 726         f->adaptcoeffs++;
 727
 728         /* Have we filled the history buffer? */
 729         if (f->delay == f->historybuffer + HISTORY_SIZE + (order * 2)) {
 730             memmove(f->historybuffer, f->delay - (order * 2),
 731                     (order * 2) * sizeof(*f->historybuffer));
 732             f->delay = f->historybuffer + order * 2;
 733             f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 734         }
 735     }
 736 }
 737
 738 static void apply_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f,
 739                          int32_t *data0, int32_t *data1,
 740                          int count, int order, int fracbits)
 741 {
 742     do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[0], data0, count, order, fracbits);
 743     if (data1)
 744         do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[1], data1, count, order, fracbits);
 745 }
 746
 747 static void ape_apply_filters(APEContext *ctx, int32_t *decoded0,
 748                               int32_t *decoded1, int count)
 749 {
 750     int i;
 751
 752     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 753         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 754             break;
 755         apply_filter(ctx, ctx->filters[i], decoded0, decoded1, count,
 756                      ape_filter_orders[ctx->fset][i],
 757                      ape_filter_fracbits[ctx->fset][i]);
 758     }
 759 }
 760
 761 static int init_frame_decoder(APEContext *ctx)
 762 {
 763     int i, ret;
 764     if ((ret = init_entropy_decoder(ctx)) < 0)
 765         return ret;
 766     init_predictor_decoder(ctx);
 767
 768     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 769         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 770             break;
 771         init_filter(ctx, ctx->filters[i], ctx->filterbuf[i],
 772                     ape_filter_orders[ctx->fset][i]);
 773     }
 774     return 0;
 775 }
 776
 777 static void ape_unpack_mono(APEContext *ctx, int count)
 778 {
 779     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 780         /* We are pure silence, so we're done. */
 781         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence mono\n");
 782         return;
 783     }
 784
 785     entropy_decode(ctx, count, 0);
 786     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], NULL, count);
 787
 788     /* Now apply the predictor decoding */
 789     predictor_decode_mono(ctx, count);
 790
 791     /* Pseudo-stereo - just copy left channel to right channel */
 792     if (ctx->channels == 2) {
 793         memcpy(ctx->decoded[1], ctx->decoded[0], count * sizeof(*ctx->decoded[1]));
 794     }
 795 }
 796
 797 static void ape_unpack_stereo(APEContext *ctx, int count)
 798 {
 799     int32_t left, right;
 800     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 801     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 802
 803     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 804         /* We are pure silence, so we're done. */
 805         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence stereo\n");
 806         return;
 807     }
 808
 809     entropy_decode(ctx, count, 1);
 810     ape_apply_filters(ctx, decoded0, decoded1, count);
 811
 812     /* Now apply the predictor decoding */
 813     predictor_decode_stereo(ctx, count);
 814
 815     /* Decorrelate and scale to output depth */
 816     while (count--) {
 817         left = *decoded1 - (*decoded0 / 2);
 818         right = left + *decoded0;
 819
 820         *(decoded0++) = left;
 821         *(decoded1++) = right;
 822     }
 823 }
 824
 825 static int ape_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 826                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 827 {
 828     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 829     APEContext *s = avctx->priv_data;
 830     uint8_t *sample8;
 831     int16_t *sample16;
 832     int32_t *sample24;
 833     int i, ret;
 834     int blockstodecode;
 835     int bytes_used = 0;
 836
 837     /* this should never be negative, but bad things will happen if it is, so
 838        check it just to make sure. */
 839     av_assert0(s->samples >= 0);
 840
 841     if(!s->samples){
 842         uint32_t nblocks, offset;
 843         int buf_size;
 844
 845         if (!avpkt->size) {
 846             *got_frame_ptr = 0;
 847             return 0;
 848         }
 849         if (avpkt->size < 8) {
 850             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 851             return AVERROR_INVALIDDATA;
 852         }
 853         buf_size = avpkt->size & ~3;
 854         if (buf_size != avpkt->size) {
 855             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "packet size is not a multiple of 4. "
 856                    "extra bytes at the end will be skipped.\n");
 857         }
 858
 859         av_fast_malloc(&s->data, &s->data_size, buf_size);
 860         if (!s->data)
 861             return AVERROR(ENOMEM);
 862         s->dsp.bswap_buf((uint32_t*)s->data, (const uint32_t*)buf, buf_size >> 2);
 863         s->ptr = s->data;
 864         s->data_end = s->data + buf_size;
 865
 866         nblocks = bytestream_get_be32(&s->ptr);
 867         offset  = bytestream_get_be32(&s->ptr);
 868         if (offset > 3) {
 869             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect offset passed\n");
 870             s->data = NULL;
 871             return AVERROR_INVALIDDATA;
 872         }
 873         if (s->data_end - s->ptr < offset) {
 874             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 875             return AVERROR_INVALIDDATA;
 876         }
 877         s->ptr += offset;
 878
 879         if (!nblocks || nblocks > INT_MAX) {
 880             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample count: %u.\n", nblocks);
 881             return AVERROR_INVALIDDATA;
 882         }
 883         s->samples = nblocks;
 884
 885         /* Initialize the frame decoder */
 886         if (init_frame_decoder(s) < 0) {
 887             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error reading frame header\n");
 888             return AVERROR_INVALIDDATA;
 889         }
 890
 891         bytes_used = avpkt->size;
 892     }
 893
 894     if (!s->data) {
 895         *got_frame_ptr = 0;
 896         return avpkt->size;
 897     }
 898
 899     blockstodecode = FFMIN(s->blocks_per_loop, s->samples);
 900
 901     /* reallocate decoded sample buffer if needed */
 902     av_fast_malloc(&s->decoded_buffer, &s->decoded_size,
 903                    2 * FFALIGN(blockstodecode, 8) * sizeof(*s->decoded_buffer));
 904     if (!s->decoded_buffer)
 905         return AVERROR(ENOMEM);
 906     memset(s->decoded_buffer, 0, s->decoded_size);
 907     s->decoded[0] = s->decoded_buffer;
 908     s->decoded[1] = s->decoded_buffer + FFALIGN(blockstodecode, 8);
 909
 910     /* get output buffer */
 911     s->frame.nb_samples = blockstodecode;
 912     if ((ret = avctx->get_buffer(avctx, &s->frame)) < 0) {
 913         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "get_buffer() failed\n");
 914         return ret;
 915     }
 916
 917     s->error=0;
 918
 919     if ((s->channels == 1) || (s->frameflags & APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO))
 920         ape_unpack_mono(s, blockstodecode);
 921     else
 922         ape_unpack_stereo(s, blockstodecode);
 923     emms_c();
 924
 925     if (s->error) {
 926         s->samples=0;
 927         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame\n");
 928         return AVERROR_INVALIDDATA;
 929     }
 930
 931     switch (s->bps) {
 932     case 8:
 933         sample8 = (uint8_t *)s->frame.data[0];
 934         for (i = 0; i < blockstodecode; i++) {
 935             *sample8++ = (s->decoded[0][i] + 0x80) & 0xff;
 936             if (s->channels == 2)
 937                 *sample8++ = (s->decoded[1][i] + 0x80) & 0xff;
 938         }
 939         break;
 940     case 16:
 941         sample16 = (int16_t *)s->frame.data[0];
 942         for (i = 0; i < blockstodecode; i++) {
 943             *sample16++ = s->decoded[0][i];
 944             if (s->channels == 2)
 945                 *sample16++ = s->decoded[1][i];
 946         }
 947         break;
 948     case 24:
 949         sample24 = (int32_t *)s->frame.data[0];
 950         for (i = 0; i < blockstodecode; i++) {
 951             *sample24++ = s->decoded[0][i] << 8;
 952             if (s->channels == 2)
 953                 *sample24++ = s->decoded[1][i] << 8;
 954         }
 955         break;
 956     }
 957
 958     s->samples -= blockstodecode;
 959
 960     *got_frame_ptr   = 1;
 961     *(AVFrame *)data = s->frame;
 962
 963     return bytes_used;
 964 }
 965
 966 static void ape_flush(AVCodecContext *avctx)
 967 {
 968     APEContext *s = avctx->priv_data;
 969     s->samples= 0;
 970 }
 971
 972 #define OFFSET(x) offsetof(APEContext, x)
 973 #define PAR (AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM)
 974 static const AVOption options[] = {
 975     { "max_samples", "maximum number of samples decoded per call",             OFFSET(blocks_per_loop), AV_OPT_TYPE_INT,   { 4608 },    1,       INT_MAX, PAR, "max_samples" },
 976     { "all",         "no maximum. decode all samples for each packet at once", 0,                       AV_OPT_TYPE_CONST, { INT_MAX }, INT_MIN, INT_MAX, PAR, "max_samples" },
 977     { NULL},
 978 };
 979
 980 static const AVClass ape_decoder_class = {
 981     .class_name = "APE decoder",
 982     .item_name  = av_default_item_name,
 983     .option     = options,
 984     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 985 };
 986
 987 AVCodec ff_ape_decoder = {
 988     .name           = "ape",
 989     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 990     .id             = CODEC_ID_APE,
 991     .priv_data_size = sizeof(APEContext),
 992     .init           = ape_decode_init,
 993     .close          = ape_decode_close,
 994     .decode         = ape_decode_frame,
 995     .capabilities   = CODEC_CAP_SUBFRAMES | CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_DR1,
 996     .flush          = ape_flush,
 997     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Monkey's Audio"),
 998     .priv_class     = &ape_decoder_class,
 999 };