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