git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/apedec.c

   1 /*
   2  * Monkey's Audio lossless audio decoder
   3  * Copyright (c) 2007 Benjamin Zores <ben@geexbox.org>
   4  *  based upon libdemac from Dave Chapman.
   5  *
   6  * This file is part of Libav.
   7  *
   8  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 #include "libavutil/avassert.h"
  24 #include "libavutil/channel_layout.h"
  25 #include "libavutil/opt.h"
  26 #include "avcodec.h"
  27 #include "dsputil.h"
  28 #include "bytestream.h"
  29 #include "internal.h"
  30
  31 /**
  32  * @file
  33  * Monkey's Audio lossless audio decoder
  34  */
  35
  36 #define MAX_CHANNELS        2
  37 #define MAX_BYTESPERSAMPLE  3
  38
  39 #define APE_FRAMECODE_MONO_SILENCE    1
  40 #define APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE  3
  41 #define APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO   4
  42
  43 #define HISTORY_SIZE 512
  44 #define PREDICTOR_ORDER 8
  45 /** Total size of all predictor histories */
  46 #define PREDICTOR_SIZE 50
  47
  48 #define YDELAYA (18 + PREDICTOR_ORDER*4)
  49 #define YDELAYB (18 + PREDICTOR_ORDER*3)
  50 #define XDELAYA (18 + PREDICTOR_ORDER*2)
  51 #define XDELAYB (18 + PREDICTOR_ORDER)
  52
  53 #define YADAPTCOEFFSA 18
  54 #define XADAPTCOEFFSA 14
  55 #define YADAPTCOEFFSB 10
  56 #define XADAPTCOEFFSB 5
  57
  58 /**
  59  * Possible compression levels
  60  * @{
  61  */
  62 enum APECompressionLevel {
  63     COMPRESSION_LEVEL_FAST       = 1000,
  64     COMPRESSION_LEVEL_NORMAL     = 2000,
  65     COMPRESSION_LEVEL_HIGH       = 3000,
  66     COMPRESSION_LEVEL_EXTRA_HIGH = 4000,
  67     COMPRESSION_LEVEL_INSANE     = 5000
  68 };
  69 /** @} */
  70
  71 #define APE_FILTER_LEVELS 3
  72
  73 /** Filter orders depending on compression level */
  74 static const uint16_t ape_filter_orders[5][APE_FILTER_LEVELS] = {
  75     {  0,   0,    0 },
  76     { 16,   0,    0 },
  77     { 64,   0,    0 },
  78     { 32, 256,    0 },
  79     { 16, 256, 1280 }
  80 };
  81
  82 /** Filter fraction bits depending on compression level */
  83 static const uint8_t ape_filter_fracbits[5][APE_FILTER_LEVELS] = {
  84     {  0,  0,  0 },
  85     { 11,  0,  0 },
  86     { 11,  0,  0 },
  87     { 10, 13,  0 },
  88     { 11, 13, 15 }
  89 };
  90
  91
  92 /** Filters applied to the decoded data */
  93 typedef struct APEFilter {
  94     int16_t *coeffs;        ///< actual coefficients used in filtering
  95     int16_t *adaptcoeffs;   ///< adaptive filter coefficients used for correcting of actual filter coefficients
  96     int16_t *historybuffer; ///< filter memory
  97     int16_t *delay;         ///< filtered values
  98
  99     int avg;
 100 } APEFilter;
 101
 102 typedef struct APERice {
 103     uint32_t k;
 104     uint32_t ksum;
 105 } APERice;
 106
 107 typedef struct APERangecoder {
 108     uint32_t low;           ///< low end of interval
 109     uint32_t range;         ///< length of interval
 110     uint32_t help;          ///< bytes_to_follow resp. intermediate value
 111     unsigned int buffer;    ///< buffer for input/output
 112 } APERangecoder;
 113
 114 /** Filter histories */
 115 typedef struct APEPredictor {
 116     int32_t *buf;
 117
 118     int32_t lastA[2];
 119
 120     int32_t filterA[2];
 121     int32_t filterB[2];
 122
 123     int32_t coeffsA[2][4];  ///< adaption coefficients
 124     int32_t coeffsB[2][5];  ///< adaption coefficients
 125     int32_t historybuffer[HISTORY_SIZE + PREDICTOR_SIZE];
 126 } APEPredictor;
 127
 128 /** Decoder context */
 129 typedef struct APEContext {
 130     AVClass *class;                          ///< class for AVOptions
 131     AVCodecContext *avctx;
 132     DSPContext dsp;
 133     int channels;
 134     int samples;                             ///< samples left to decode in current frame
 135     int bps;
 136
 137     int fileversion;                         ///< codec version, very important in decoding process
 138     int compression_level;                   ///< compression levels
 139     int fset;                                ///< which filter set to use (calculated from compression level)
 140     int flags;                               ///< global decoder flags
 141
 142     uint32_t CRC;                            ///< frame CRC
 143     int frameflags;                          ///< frame flags
 144     APEPredictor predictor;                  ///< predictor used for final reconstruction
 145
 146     int32_t *decoded_buffer;
 147     int decoded_size;
 148     int32_t *decoded[MAX_CHANNELS];          ///< decoded data for each channel
 149     int blocks_per_loop;                     ///< maximum number of samples to decode for each call
 150
 151     int16_t* filterbuf[APE_FILTER_LEVELS];   ///< filter memory
 152
 153     APERangecoder rc;                        ///< rangecoder used to decode actual values
 154     APERice riceX;                           ///< rice code parameters for the second channel
 155     APERice riceY;                           ///< rice code parameters for the first channel
 156     APEFilter filters[APE_FILTER_LEVELS][2]; ///< filters used for reconstruction
 157
 158     uint8_t *data;                           ///< current frame data
 159     uint8_t *data_end;                       ///< frame data end
 160     int data_size;                           ///< frame data allocated size
 161     const uint8_t *ptr;                      ///< current position in frame data
 162
 163     int error;
 164 } 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_U8P;
 200         break;
 201     case 16:
 202         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16P;
 203         break;
 204     case 24:
 205         avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S32P;
 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     return 0;
 238 filter_alloc_fail:
 239     ape_decode_close(avctx);
 240     return AVERROR(ENOMEM);
 241 }
 242
 243 /**
 244  * @name APE range decoding functions
 245  * @{
 246  */
 247
 248 #define CODE_BITS    32
 249 #define TOP_VALUE    ((unsigned int)1 << (CODE_BITS-1))
 250 #define SHIFT_BITS   (CODE_BITS - 9)
 251 #define EXTRA_BITS   ((CODE_BITS-2) % 8 + 1)
 252 #define BOTTOM_VALUE (TOP_VALUE >> 8)
 253
 254 /** Start the decoder */
 255 static inline void range_start_decoding(APEContext *ctx)
 256 {
 257     ctx->rc.buffer = bytestream_get_byte(&ctx->ptr);
 258     ctx->rc.low    = ctx->rc.buffer >> (8 - EXTRA_BITS);
 259     ctx->rc.range  = (uint32_t) 1 << EXTRA_BITS;
 260 }
 261
 262 /** Perform normalization */
 263 static inline void range_dec_normalize(APEContext *ctx)
 264 {
 265     while (ctx->rc.range <= BOTTOM_VALUE) {
 266         ctx->rc.buffer <<= 8;
 267         if(ctx->ptr < ctx->data_end) {
 268             ctx->rc.buffer += *ctx->ptr;
 269             ctx->ptr++;
 270         } else {
 271             ctx->error = 1;
 272         }
 273         ctx->rc.low    = (ctx->rc.low << 8)    | ((ctx->rc.buffer >> 1) & 0xFF);
 274         ctx->rc.range  <<= 8;
 275     }
 276 }
 277
 278 /**
 279  * Calculate culmulative frequency for next symbol. Does NO update!
 280  * @param ctx decoder context
 281  * @param tot_f is the total frequency or (code_value)1<<shift
 282  * @return the culmulative frequency
 283  */
 284 static inline int range_decode_culfreq(APEContext *ctx, int tot_f)
 285 {
 286     range_dec_normalize(ctx);
 287     ctx->rc.help = ctx->rc.range / tot_f;
 288     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 289 }
 290
 291 /**
 292  * Decode value with given size in bits
 293  * @param ctx decoder context
 294  * @param shift number of bits to decode
 295  */
 296 static inline int range_decode_culshift(APEContext *ctx, int shift)
 297 {
 298     range_dec_normalize(ctx);
 299     ctx->rc.help = ctx->rc.range >> shift;
 300     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 301 }
 302
 303
 304 /**
 305  * Update decoding state
 306  * @param ctx decoder context
 307  * @param sy_f the interval length (frequency of the symbol)
 308  * @param lt_f the lower end (frequency sum of < symbols)
 309  */
 310 static inline void range_decode_update(APEContext *ctx, int sy_f, int lt_f)
 311 {
 312     ctx->rc.low  -= ctx->rc.help * lt_f;
 313     ctx->rc.range = ctx->rc.help * sy_f;
 314 }
 315
 316 /** Decode n bits (n <= 16) without modelling */
 317 static inline int range_decode_bits(APEContext *ctx, int n)
 318 {
 319     int sym = range_decode_culshift(ctx, n);
 320     range_decode_update(ctx, 1, sym);
 321     return sym;
 322 }
 323
 324
 325 #define MODEL_ELEMENTS 64
 326
 327 /**
 328  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.97
 329  */
 330 static const uint16_t counts_3970[22] = {
 331         0, 14824, 28224, 39348, 47855, 53994, 58171, 60926,
 332     62682, 63786, 64463, 64878, 65126, 65276, 65365, 65419,
 333     65450, 65469, 65480, 65487, 65491, 65493,
 334 };
 335
 336 /**
 337  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.97
 338  */
 339 static const uint16_t counts_diff_3970[21] = {
 340     14824, 13400, 11124, 8507, 6139, 4177, 2755, 1756,
 341     1104, 677, 415, 248, 150, 89, 54, 31,
 342     19, 11, 7, 4, 2,
 343 };
 344
 345 /**
 346  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.98
 347  */
 348 static const uint16_t counts_3980[22] = {
 349         0, 19578, 36160, 48417, 56323, 60899, 63265, 64435,
 350     64971, 65232, 65351, 65416, 65447, 65466, 65476, 65482,
 351     65485, 65488, 65490, 65491, 65492, 65493,
 352 };
 353
 354 /**
 355  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.98
 356  */
 357 static const uint16_t counts_diff_3980[21] = {
 358     19578, 16582, 12257, 7906, 4576, 2366, 1170, 536,
 359     261, 119, 65, 31, 19, 10, 6, 3,
 360     3, 2, 1, 1, 1,
 361 };
 362
 363 /**
 364  * Decode symbol
 365  * @param ctx decoder context
 366  * @param counts probability range start position
 367  * @param counts_diff probability range widths
 368  */
 369 static inline int range_get_symbol(APEContext *ctx,
 370                                    const uint16_t counts[],
 371                                    const uint16_t counts_diff[])
 372 {
 373     int symbol, cf;
 374
 375     cf = range_decode_culshift(ctx, 16);
 376
 377     if(cf > 65492){
 378         symbol= cf - 65535 + 63;
 379         range_decode_update(ctx, 1, cf);
 380         if(cf > 65535)
 381             ctx->error=1;
 382         return symbol;
 383     }
 384     /* figure out the symbol inefficiently; a binary search would be much better */
 385     for (symbol = 0; counts[symbol + 1] <= cf; symbol++);
 386
 387     range_decode_update(ctx, counts_diff[symbol], counts[symbol]);
 388
 389     return symbol;
 390 }
 391 /** @} */ // group rangecoder
 392
 393 static inline void update_rice(APERice *rice, unsigned int x)
 394 {
 395     int lim = rice->k ? (1 << (rice->k + 4)) : 0;
 396     rice->ksum += ((x + 1) / 2) - ((rice->ksum + 16) >> 5);
 397
 398     if (rice->ksum < lim)
 399         rice->k--;
 400     else if (rice->ksum >= (1 << (rice->k + 5)))
 401         rice->k++;
 402 }
 403
 404 static inline int ape_decode_value(APEContext *ctx, APERice *rice)
 405 {
 406     unsigned int x, overflow;
 407
 408     if (ctx->fileversion < 3990) {
 409         int tmpk;
 410
 411         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3970, counts_diff_3970);
 412
 413         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 414             tmpk = range_decode_bits(ctx, 5);
 415             overflow = 0;
 416         } else
 417             tmpk = (rice->k < 1) ? 0 : rice->k - 1;
 418
 419         if (tmpk <= 16)
 420             x = range_decode_bits(ctx, tmpk);
 421         else if (tmpk <= 32) {
 422             x = range_decode_bits(ctx, 16);
 423             x |= (range_decode_bits(ctx, tmpk - 16) << 16);
 424         } else {
 425             av_log(ctx->avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many bits: %d\n", tmpk);
 426             return AVERROR_INVALIDDATA;
 427         }
 428         x += overflow << tmpk;
 429     } else {
 430         int base, pivot;
 431
 432         pivot = rice->ksum >> 5;
 433         if (pivot == 0)
 434             pivot = 1;
 435
 436         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3980, counts_diff_3980);
 437
 438         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 439             overflow  = range_decode_bits(ctx, 16) << 16;
 440             overflow |= range_decode_bits(ctx, 16);
 441         }
 442
 443         if (pivot < 0x10000) {
 444             base = range_decode_culfreq(ctx, pivot);
 445             range_decode_update(ctx, 1, base);
 446         } else {
 447             int base_hi = pivot, base_lo;
 448             int bbits = 0;
 449
 450             while (base_hi & ~0xFFFF) {
 451                 base_hi >>= 1;
 452                 bbits++;
 453             }
 454             base_hi = range_decode_culfreq(ctx, base_hi + 1);
 455             range_decode_update(ctx, 1, base_hi);
 456             base_lo = range_decode_culfreq(ctx, 1 << bbits);
 457             range_decode_update(ctx, 1, base_lo);
 458
 459             base = (base_hi << bbits) + base_lo;
 460         }
 461
 462         x = base + overflow * pivot;
 463     }
 464
 465     update_rice(rice, x);
 466
 467     /* Convert to signed */
 468     if (x & 1)
 469         return (x >> 1) + 1;
 470     else
 471         return -(x >> 1);
 472 }
 473
 474 static void entropy_decode(APEContext *ctx, int blockstodecode, int stereo)
 475 {
 476     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 477     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 478
 479     while (blockstodecode--) {
 480         *decoded0++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceY);
 481         if (stereo)
 482             *decoded1++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceX);
 483     }
 484 }
 485
 486 static int init_entropy_decoder(APEContext *ctx)
 487 {
 488     /* Read the CRC */
 489     if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
 490         return AVERROR_INVALIDDATA;
 491     ctx->CRC = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 492
 493     /* Read the frame flags if they exist */
 494     ctx->frameflags = 0;
 495     if ((ctx->fileversion > 3820) && (ctx->CRC & 0x80000000)) {
 496         ctx->CRC &= ~0x80000000;
 497
 498         if (ctx->data_end - ctx->ptr < 6)
 499             return AVERROR_INVALIDDATA;
 500         ctx->frameflags = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 501     }
 502
 503     /* Initialize the rice structs */
 504     ctx->riceX.k = 10;
 505     ctx->riceX.ksum = (1 << ctx->riceX.k) * 16;
 506     ctx->riceY.k = 10;
 507     ctx->riceY.ksum = (1 << ctx->riceY.k) * 16;
 508
 509     /* The first 8 bits of input are ignored. */
 510     ctx->ptr++;
 511
 512     range_start_decoding(ctx);
 513
 514     return 0;
 515 }
 516
 517 static const int32_t initial_coeffs[4] = {
 518     360, 317, -109, 98
 519 };
 520
 521 static void init_predictor_decoder(APEContext *ctx)
 522 {
 523     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 524
 525     /* Zero the history buffers */
 526     memset(p->historybuffer, 0, PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 527     p->buf = p->historybuffer;
 528
 529     /* Initialize and zero the coefficients */
 530     memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 531     memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 532     memset(p->coeffsB, 0, sizeof(p->coeffsB));
 533
 534     p->filterA[0] = p->filterA[1] = 0;
 535     p->filterB[0] = p->filterB[1] = 0;
 536     p->lastA[0]   = p->lastA[1]   = 0;
 537 }
 538
 539 /** Get inverse sign of integer (-1 for positive, 1 for negative and 0 for zero) */
 540 static inline int APESIGN(int32_t x) {
 541     return (x < 0) - (x > 0);
 542 }
 543
 544 static av_always_inline int predictor_update_filter(APEPredictor *p,
 545                                                     const int decoded, const int filter,
 546                                                     const int delayA,  const int delayB,
 547                                                     const int adaptA,  const int adaptB)
 548 {
 549     int32_t predictionA, predictionB, sign;
 550
 551     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
 552     p->buf[adaptA]     = APESIGN(p->buf[delayA]);
 553     p->buf[delayA - 1] = p->buf[delayA] - p->buf[delayA - 1];
 554     p->buf[adaptA - 1] = APESIGN(p->buf[delayA - 1]);
 555
 556     predictionA = p->buf[delayA    ] * p->coeffsA[filter][0] +
 557                   p->buf[delayA - 1] * p->coeffsA[filter][1] +
 558                   p->buf[delayA - 2] * p->coeffsA[filter][2] +
 559                   p->buf[delayA - 3] * p->coeffsA[filter][3];
 560
 561     /*  Apply a scaled first-order filter compression */
 562     p->buf[delayB]     = p->filterA[filter ^ 1] - ((p->filterB[filter] * 31) >> 5);
 563     p->buf[adaptB]     = APESIGN(p->buf[delayB]);
 564     p->buf[delayB - 1] = p->buf[delayB] - p->buf[delayB - 1];
 565     p->buf[adaptB - 1] = APESIGN(p->buf[delayB - 1]);
 566     p->filterB[filter] = p->filterA[filter ^ 1];
 567
 568     predictionB = p->buf[delayB    ] * p->coeffsB[filter][0] +
 569                   p->buf[delayB - 1] * p->coeffsB[filter][1] +
 570                   p->buf[delayB - 2] * p->coeffsB[filter][2] +
 571                   p->buf[delayB - 3] * p->coeffsB[filter][3] +
 572                   p->buf[delayB - 4] * p->coeffsB[filter][4];
 573
 574     p->lastA[filter] = decoded + ((predictionA + (predictionB >> 1)) >> 10);
 575     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((p->filterA[filter] * 31) >> 5);
 576
 577     sign = APESIGN(decoded);
 578     p->coeffsA[filter][0] += p->buf[adaptA    ] * sign;
 579     p->coeffsA[filter][1] += p->buf[adaptA - 1] * sign;
 580     p->coeffsA[filter][2] += p->buf[adaptA - 2] * sign;
 581     p->coeffsA[filter][3] += p->buf[adaptA - 3] * sign;
 582     p->coeffsB[filter][0] += p->buf[adaptB    ] * sign;
 583     p->coeffsB[filter][1] += p->buf[adaptB - 1] * sign;
 584     p->coeffsB[filter][2] += p->buf[adaptB - 2] * sign;
 585     p->coeffsB[filter][3] += p->buf[adaptB - 3] * sign;
 586     p->coeffsB[filter][4] += p->buf[adaptB - 4] * sign;
 587
 588     return p->filterA[filter];
 589 }
 590
 591 static void predictor_decode_stereo(APEContext *ctx, int count)
 592 {
 593     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 594     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 595     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 596
 597     while (count--) {
 598         /* Predictor Y */
 599         *decoded0 = predictor_update_filter(p, *decoded0, 0, YDELAYA, YDELAYB,
 600                                             YADAPTCOEFFSA, YADAPTCOEFFSB);
 601         decoded0++;
 602         *decoded1 = predictor_update_filter(p, *decoded1, 1, XDELAYA, XDELAYB,
 603                                             XADAPTCOEFFSA, XADAPTCOEFFSB);
 604         decoded1++;
 605
 606         /* Combined */
 607         p->buf++;
 608
 609         /* Have we filled the history buffer? */
 610         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 611             memmove(p->historybuffer, p->buf,
 612                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 613             p->buf = p->historybuffer;
 614         }
 615     }
 616 }
 617
 618 static void predictor_decode_mono(APEContext *ctx, int count)
 619 {
 620     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 621     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 622     int32_t predictionA, currentA, A, sign;
 623
 624     currentA = p->lastA[0];
 625
 626     while (count--) {
 627         A = *decoded0;
 628
 629         p->buf[YDELAYA] = currentA;
 630         p->buf[YDELAYA - 1] = p->buf[YDELAYA] - p->buf[YDELAYA - 1];
 631
 632         predictionA = p->buf[YDELAYA    ] * p->coeffsA[0][0] +
 633                       p->buf[YDELAYA - 1] * p->coeffsA[0][1] +
 634                       p->buf[YDELAYA - 2] * p->coeffsA[0][2] +
 635                       p->buf[YDELAYA - 3] * p->coeffsA[0][3];
 636
 637         currentA = A + (predictionA >> 10);
 638
 639         p->buf[YADAPTCOEFFSA]     = APESIGN(p->buf[YDELAYA    ]);
 640         p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] = APESIGN(p->buf[YDELAYA - 1]);
 641
 642         sign = APESIGN(A);
 643         p->coeffsA[0][0] += p->buf[YADAPTCOEFFSA    ] * sign;
 644         p->coeffsA[0][1] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] * sign;
 645         p->coeffsA[0][2] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 2] * sign;
 646         p->coeffsA[0][3] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 3] * sign;
 647
 648         p->buf++;
 649
 650         /* Have we filled the history buffer? */
 651         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 652             memmove(p->historybuffer, p->buf,
 653                     PREDICTOR_SIZE * sizeof(*p->historybuffer));
 654             p->buf = p->historybuffer;
 655         }
 656
 657         p->filterA[0] = currentA + ((p->filterA[0] * 31) >> 5);
 658         *(decoded0++) = p->filterA[0];
 659     }
 660
 661     p->lastA[0] = currentA;
 662 }
 663
 664 static void do_init_filter(APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
 665 {
 666     f->coeffs = buf;
 667     f->historybuffer = buf + order;
 668     f->delay       = f->historybuffer + order * 2;
 669     f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 670
 671     memset(f->historybuffer, 0, (order * 2) * sizeof(*f->historybuffer));
 672     memset(f->coeffs, 0, order * sizeof(*f->coeffs));
 673     f->avg = 0;
 674 }
 675
 676 static void init_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f, int16_t *buf, int order)
 677 {
 678     do_init_filter(&f[0], buf, order);
 679     do_init_filter(&f[1], buf + order * 3 + HISTORY_SIZE, order);
 680 }
 681
 682 static void do_apply_filter(APEContext *ctx, int version, APEFilter *f,
 683                             int32_t *data, int count, int order, int fracbits)
 684 {
 685     int res;
 686     int absres;
 687
 688     while (count--) {
 689         /* round fixedpoint scalar product */
 690         res = ctx->dsp.scalarproduct_and_madd_int16(f->coeffs, f->delay - order,
 691                                                     f->adaptcoeffs - order,
 692                                                     order, APESIGN(*data));
 693         res = (res + (1 << (fracbits - 1))) >> fracbits;
 694         res += *data;
 695         *data++ = res;
 696
 697         /* Update the output history */
 698         *f->delay++ = av_clip_int16(res);
 699
 700         if (version < 3980) {
 701             /* Version ??? to < 3.98 files (untested) */
 702             f->adaptcoeffs[0]  = (res == 0) ? 0 : ((res >> 28) & 8) - 4;
 703             f->adaptcoeffs[-4] >>= 1;
 704             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 705         } else {
 706             /* Version 3.98 and later files */
 707
 708             /* Update the adaption coefficients */
 709             absres = FFABS(res);
 710             if (absres)
 711                 *f->adaptcoeffs = ((res & (-1<<31)) ^ (-1<<30)) >>
 712                                   (25 + (absres <= f->avg*3) + (absres <= f->avg*4/3));
 713             else
 714                 *f->adaptcoeffs = 0;
 715
 716             f->avg += (absres - f->avg) / 16;
 717
 718             f->adaptcoeffs[-1] >>= 1;
 719             f->adaptcoeffs[-2] >>= 1;
 720             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 721         }
 722
 723         f->adaptcoeffs++;
 724
 725         /* Have we filled the history buffer? */
 726         if (f->delay == f->historybuffer + HISTORY_SIZE + (order * 2)) {
 727             memmove(f->historybuffer, f->delay - (order * 2),
 728                     (order * 2) * sizeof(*f->historybuffer));
 729             f->delay = f->historybuffer + order * 2;
 730             f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 731         }
 732     }
 733 }
 734
 735 static void apply_filter(APEContext *ctx, APEFilter *f,
 736                          int32_t *data0, int32_t *data1,
 737                          int count, int order, int fracbits)
 738 {
 739     do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[0], data0, count, order, fracbits);
 740     if (data1)
 741         do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[1], data1, count, order, fracbits);
 742 }
 743
 744 static void ape_apply_filters(APEContext *ctx, int32_t *decoded0,
 745                               int32_t *decoded1, int count)
 746 {
 747     int i;
 748
 749     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 750         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 751             break;
 752         apply_filter(ctx, ctx->filters[i], decoded0, decoded1, count,
 753                      ape_filter_orders[ctx->fset][i],
 754                      ape_filter_fracbits[ctx->fset][i]);
 755     }
 756 }
 757
 758 static int init_frame_decoder(APEContext *ctx)
 759 {
 760     int i, ret;
 761     if ((ret = init_entropy_decoder(ctx)) < 0)
 762         return ret;
 763     init_predictor_decoder(ctx);
 764
 765     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 766         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 767             break;
 768         init_filter(ctx, ctx->filters[i], ctx->filterbuf[i],
 769                     ape_filter_orders[ctx->fset][i]);
 770     }
 771     return 0;
 772 }
 773
 774 static void ape_unpack_mono(APEContext *ctx, int count)
 775 {
 776     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 777         /* We are pure silence, so we're done. */
 778         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence mono\n");
 779         return;
 780     }
 781
 782     entropy_decode(ctx, count, 0);
 783     ape_apply_filters(ctx, ctx->decoded[0], NULL, count);
 784
 785     /* Now apply the predictor decoding */
 786     predictor_decode_mono(ctx, count);
 787
 788     /* Pseudo-stereo - just copy left channel to right channel */
 789     if (ctx->channels == 2) {
 790         memcpy(ctx->decoded[1], ctx->decoded[0], count * sizeof(*ctx->decoded[1]));
 791     }
 792 }
 793
 794 static void ape_unpack_stereo(APEContext *ctx, int count)
 795 {
 796     int32_t left, right;
 797     int32_t *decoded0 = ctx->decoded[0];
 798     int32_t *decoded1 = ctx->decoded[1];
 799
 800     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 801         /* We are pure silence, so we're done. */
 802         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence stereo\n");
 803         return;
 804     }
 805
 806     entropy_decode(ctx, count, 1);
 807     ape_apply_filters(ctx, decoded0, decoded1, count);
 808
 809     /* Now apply the predictor decoding */
 810     predictor_decode_stereo(ctx, count);
 811
 812     /* Decorrelate and scale to output depth */
 813     while (count--) {
 814         left = *decoded1 - (*decoded0 / 2);
 815         right = left + *decoded0;
 816
 817         *(decoded0++) = left;
 818         *(decoded1++) = right;
 819     }
 820 }
 821
 822 static int ape_decode_frame(AVCodecContext *avctx, void *data,
 823                             int *got_frame_ptr, AVPacket *avpkt)
 824 {
 825     AVFrame *frame     = data;
 826     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 827     APEContext *s = avctx->priv_data;
 828     uint8_t *sample8;
 829     int16_t *sample16;
 830     int32_t *sample24;
 831     int i, ch, ret;
 832     int blockstodecode;
 833     int bytes_used = 0;
 834
 835     /* this should never be negative, but bad things will happen if it is, so
 836        check it just to make sure. */
 837     av_assert0(s->samples >= 0);
 838
 839     if(!s->samples){
 840         uint32_t nblocks, offset;
 841         int buf_size;
 842
 843         if (!avpkt->size) {
 844             *got_frame_ptr = 0;
 845             return 0;
 846         }
 847         if (avpkt->size < 8) {
 848             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 849             return AVERROR_INVALIDDATA;
 850         }
 851         buf_size = avpkt->size & ~3;
 852         if (buf_size != avpkt->size) {
 853             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "packet size is not a multiple of 4. "
 854                    "extra bytes at the end will be skipped.\n");
 855         }
 856
 857         av_fast_malloc(&s->data, &s->data_size, buf_size);
 858         if (!s->data)
 859             return AVERROR(ENOMEM);
 860         s->dsp.bswap_buf((uint32_t*)s->data, (const uint32_t*)buf, buf_size >> 2);
 861         s->ptr = s->data;
 862         s->data_end = s->data + buf_size;
 863
 864         nblocks = bytestream_get_be32(&s->ptr);
 865         offset  = bytestream_get_be32(&s->ptr);
 866         if (offset > 3) {
 867             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect offset passed\n");
 868             s->data = NULL;
 869             return AVERROR_INVALIDDATA;
 870         }
 871         if (s->data_end - s->ptr < offset) {
 872             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet is too small\n");
 873             return AVERROR_INVALIDDATA;
 874         }
 875         s->ptr += offset;
 876
 877         if (!nblocks || nblocks > INT_MAX) {
 878             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid sample count: %u.\n", nblocks);
 879             return AVERROR_INVALIDDATA;
 880         }
 881         s->samples = nblocks;
 882
 883         /* Initialize the frame decoder */
 884         if (init_frame_decoder(s) < 0) {
 885             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error reading frame header\n");
 886             return AVERROR_INVALIDDATA;
 887         }
 888
 889         bytes_used = avpkt->size;
 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     frame->nb_samples = blockstodecode;
 910     if ((ret = ff_get_buffer(avctx, frame, 0)) < 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 *)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 *)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 *)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
 957     return bytes_used;
 958 }
 959
 960 static void ape_flush(AVCodecContext *avctx)
 961 {
 962     APEContext *s = avctx->priv_data;
 963     s->samples= 0;
 964 }
 965
 966 #define OFFSET(x) offsetof(APEContext, x)
 967 #define PAR (AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM | AV_OPT_FLAG_AUDIO_PARAM)
 968 static const AVOption options[] = {
 969     { "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" },
 970     { "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" },
 971     { NULL},
 972 };
 973
 974 static const AVClass ape_decoder_class = {
 975     .class_name = "APE decoder",
 976     .item_name  = av_default_item_name,
 977     .option     = options,
 978     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 979 };
 980
 981 AVCodec ff_ape_decoder = {
 982     .name           = "ape",
 983     .type           = AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 984     .id             = AV_CODEC_ID_APE,
 985     .priv_data_size = sizeof(APEContext),
 986     .init           = ape_decode_init,
 987     .close          = ape_decode_close,
 988     .decode         = ape_decode_frame,
 989     .capabilities   = CODEC_CAP_SUBFRAMES | CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_DR1,
 990     .flush          = ape_flush,
 991     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Monkey's Audio"),
 992     .sample_fmts    = (const enum AVSampleFormat[]) { AV_SAMPLE_FMT_U8P,
 993                                                       AV_SAMPLE_FMT_S16P,
 994                                                       AV_SAMPLE_FMT_S32P,
 995                                                       AV_SAMPLE_FMT_NONE },
 996     .priv_class     = &ape_decoder_class,
 997 };