libavcodec/apedec.c

   1 /*
   2  * Monkey's Audio lossless audio decoder
   3  * Copyright (c) 2007 Benjamin Zores <ben@geexbox.org>
   4  *  based upon libdemac from Dave Chapman.
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 #define ALT_BITSTREAM_READER_LE
  24 #include "avcodec.h"
  25 #include "dsputil.h"
  26 #include "get_bits.h"
  27 #include "bytestream.h"
  28 #include "libavutil/audioconvert.h"
  29
  30 /**
  31  * @file
  32  * Monkey's Audio lossless audio decoder
  33  */
  34
  35 #define BLOCKS_PER_LOOP     4608
  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     AVCodecContext *avctx;
 131     DSPContext dsp;
 132     int channels;
 133     int samples;                             ///< samples left to decode in current frame
 134
 135     int fileversion;                         ///< codec version, very important in decoding process
 136     int compression_level;                   ///< compression levels
 137     int fset;                                ///< which filter set to use (calculated from compression level)
 138     int flags;                               ///< global decoder flags
 139
 140     uint32_t CRC;                            ///< frame CRC
 141     int frameflags;                          ///< frame flags
 142     int currentframeblocks;                  ///< samples (per channel) in current frame
 143     int blocksdecoded;                       ///< count of decoded samples in current frame
 144     APEPredictor predictor;                  ///< predictor used for final reconstruction
 145
 146     int32_t decoded0[BLOCKS_PER_LOOP];       ///< decoded data for the first channel
 147     int32_t decoded1[BLOCKS_PER_LOOP];       ///< decoded data for the second channel
 148
 149     int16_t* filterbuf[APE_FILTER_LEVELS];   ///< filter memory
 150
 151     APERangecoder rc;                        ///< rangecoder used to decode actual values
 152     APERice riceX;                           ///< rice code parameters for the second channel
 153     APERice riceY;                           ///< rice code parameters for the first channel
 154     APEFilter filters[APE_FILTER_LEVELS][2]; ///< filters used for reconstruction
 155
 156     uint8_t *data;                           ///< current frame data
 157     uint8_t *data_end;                       ///< frame data end
 158     const uint8_t *ptr;                      ///< current position in frame data
 159     const uint8_t *last_ptr;                 ///< position where last 4608-sample block ended
 160
 161     int error;
 162 } APEContext;
 163
 164 // TODO: dsputilize
 165
 166 static av_cold int ape_decode_init(AVCodecContext * avctx)
 167 {
 168     APEContext *s = avctx->priv_data;
 169     int i;
 170
 171     if (avctx->extradata_size != 6) {
 172         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect extradata\n");
 173         return -1;
 174     }
 175     if (avctx->bits_per_coded_sample != 16) {
 176         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only 16-bit samples are supported\n");
 177         return -1;
 178     }
 179     if (avctx->channels > 2) {
 180         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Only mono and stereo is supported\n");
 181         return -1;
 182     }
 183     s->avctx             = avctx;
 184     s->channels          = avctx->channels;
 185     s->fileversion       = AV_RL16(avctx->extradata);
 186     s->compression_level = AV_RL16(avctx->extradata + 2);
 187     s->flags             = AV_RL16(avctx->extradata + 4);
 188
 189     av_log(avctx, AV_LOG_DEBUG, "Compression Level: %d - Flags: %d\n", s->compression_level, s->flags);
 190     if (s->compression_level % 1000 || s->compression_level > COMPRESSION_LEVEL_INSANE) {
 191         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect compression level %d\n", s->compression_level);
 192         return -1;
 193     }
 194     s->fset = s->compression_level / 1000 - 1;
 195     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 196         if (!ape_filter_orders[s->fset][i])
 197             break;
 198         s->filterbuf[i] = av_malloc((ape_filter_orders[s->fset][i] * 3 + HISTORY_SIZE) * 4);
 199     }
 200
 201     dsputil_init(&s->dsp, avctx);
 202     avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_S16;
 203     avctx->channel_layout = (avctx->channels==2) ? AV_CH_LAYOUT_STEREO : AV_CH_LAYOUT_MONO;
 204     return 0;
 205 }
 206
 207 static av_cold int ape_decode_close(AVCodecContext * avctx)
 208 {
 209     APEContext *s = avctx->priv_data;
 210     int i;
 211
 212     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++)
 213         av_freep(&s->filterbuf[i]);
 214
 215     av_freep(&s->data);
 216     return 0;
 217 }
 218
 219 /**
 220  * @name APE range decoding functions
 221  * @{
 222  */
 223
 224 #define CODE_BITS    32
 225 #define TOP_VALUE    ((unsigned int)1 << (CODE_BITS-1))
 226 #define SHIFT_BITS   (CODE_BITS - 9)
 227 #define EXTRA_BITS   ((CODE_BITS-2) % 8 + 1)
 228 #define BOTTOM_VALUE (TOP_VALUE >> 8)
 229
 230 /** Start the decoder */
 231 static inline void range_start_decoding(APEContext * ctx)
 232 {
 233     ctx->rc.buffer = bytestream_get_byte(&ctx->ptr);
 234     ctx->rc.low    = ctx->rc.buffer >> (8 - EXTRA_BITS);
 235     ctx->rc.range  = (uint32_t) 1 << EXTRA_BITS;
 236 }
 237
 238 /** Perform normalization */
 239 static inline void range_dec_normalize(APEContext * ctx)
 240 {
 241     while (ctx->rc.range <= BOTTOM_VALUE) {
 242         ctx->rc.buffer <<= 8;
 243         if(ctx->ptr < ctx->data_end)
 244             ctx->rc.buffer += *ctx->ptr;
 245         ctx->ptr++;
 246         ctx->rc.low    = (ctx->rc.low << 8)    | ((ctx->rc.buffer >> 1) & 0xFF);
 247         ctx->rc.range  <<= 8;
 248     }
 249 }
 250
 251 /**
 252  * Calculate culmulative frequency for next symbol. Does NO update!
 253  * @param ctx decoder context
 254  * @param tot_f is the total frequency or (code_value)1<<shift
 255  * @return the culmulative frequency
 256  */
 257 static inline int range_decode_culfreq(APEContext * ctx, int tot_f)
 258 {
 259     range_dec_normalize(ctx);
 260     ctx->rc.help = ctx->rc.range / tot_f;
 261     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 262 }
 263
 264 /**
 265  * Decode value with given size in bits
 266  * @param ctx decoder context
 267  * @param shift number of bits to decode
 268  */
 269 static inline int range_decode_culshift(APEContext * ctx, int shift)
 270 {
 271     range_dec_normalize(ctx);
 272     ctx->rc.help = ctx->rc.range >> shift;
 273     return ctx->rc.low / ctx->rc.help;
 274 }
 275
 276
 277 /**
 278  * Update decoding state
 279  * @param ctx decoder context
 280  * @param sy_f the interval length (frequency of the symbol)
 281  * @param lt_f the lower end (frequency sum of < symbols)
 282  */
 283 static inline void range_decode_update(APEContext * ctx, int sy_f, int lt_f)
 284 {
 285     ctx->rc.low  -= ctx->rc.help * lt_f;
 286     ctx->rc.range = ctx->rc.help * sy_f;
 287 }
 288
 289 /** Decode n bits (n <= 16) without modelling */
 290 static inline int range_decode_bits(APEContext * ctx, int n)
 291 {
 292     int sym = range_decode_culshift(ctx, n);
 293     range_decode_update(ctx, 1, sym);
 294     return sym;
 295 }
 296
 297
 298 #define MODEL_ELEMENTS 64
 299
 300 /**
 301  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.97
 302  */
 303 static const uint16_t counts_3970[22] = {
 304         0, 14824, 28224, 39348, 47855, 53994, 58171, 60926,
 305     62682, 63786, 64463, 64878, 65126, 65276, 65365, 65419,
 306     65450, 65469, 65480, 65487, 65491, 65493,
 307 };
 308
 309 /**
 310  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.97
 311  */
 312 static const uint16_t counts_diff_3970[21] = {
 313     14824, 13400, 11124, 8507, 6139, 4177, 2755, 1756,
 314     1104, 677, 415, 248, 150, 89, 54, 31,
 315     19, 11, 7, 4, 2,
 316 };
 317
 318 /**
 319  * Fixed probabilities for symbols in Monkey Audio version 3.98
 320  */
 321 static const uint16_t counts_3980[22] = {
 322         0, 19578, 36160, 48417, 56323, 60899, 63265, 64435,
 323     64971, 65232, 65351, 65416, 65447, 65466, 65476, 65482,
 324     65485, 65488, 65490, 65491, 65492, 65493,
 325 };
 326
 327 /**
 328  * Probability ranges for symbols in Monkey Audio version 3.98
 329  */
 330 static const uint16_t counts_diff_3980[21] = {
 331     19578, 16582, 12257, 7906, 4576, 2366, 1170, 536,
 332     261, 119, 65, 31, 19, 10, 6, 3,
 333     3, 2, 1, 1, 1,
 334 };
 335
 336 /**
 337  * Decode symbol
 338  * @param ctx decoder context
 339  * @param counts probability range start position
 340  * @param counts_diff probability range widths
 341  */
 342 static inline int range_get_symbol(APEContext * ctx,
 343                                    const uint16_t counts[],
 344                                    const uint16_t counts_diff[])
 345 {
 346     int symbol, cf;
 347
 348     cf = range_decode_culshift(ctx, 16);
 349
 350     if(cf > 65492){
 351         symbol= cf - 65535 + 63;
 352         range_decode_update(ctx, 1, cf);
 353         if(cf > 65535)
 354             ctx->error=1;
 355         return symbol;
 356     }
 357     /* figure out the symbol inefficiently; a binary search would be much better */
 358     for (symbol = 0; counts[symbol + 1] <= cf; symbol++);
 359
 360     range_decode_update(ctx, counts_diff[symbol], counts[symbol]);
 361
 362     return symbol;
 363 }
 364 /** @} */ // group rangecoder
 365
 366 static inline void update_rice(APERice *rice, int x)
 367 {
 368     int lim = rice->k ? (1 << (rice->k + 4)) : 0;
 369     rice->ksum += ((x + 1) / 2) - ((rice->ksum + 16) >> 5);
 370
 371     if (rice->ksum < lim)
 372         rice->k--;
 373     else if (rice->ksum >= (1 << (rice->k + 5)))
 374         rice->k++;
 375 }
 376
 377 static inline int ape_decode_value(APEContext * ctx, APERice *rice)
 378 {
 379     int x, overflow;
 380
 381     if (ctx->fileversion < 3990) {
 382         int tmpk;
 383
 384         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3970, counts_diff_3970);
 385
 386         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 387             tmpk = range_decode_bits(ctx, 5);
 388             overflow = 0;
 389         } else
 390             tmpk = (rice->k < 1) ? 0 : rice->k - 1;
 391
 392         if (tmpk <= 16)
 393             x = range_decode_bits(ctx, tmpk);
 394         else {
 395             x = range_decode_bits(ctx, 16);
 396             x |= (range_decode_bits(ctx, tmpk - 16) << 16);
 397         }
 398         x += overflow << tmpk;
 399     } else {
 400         int base, pivot;
 401
 402         pivot = rice->ksum >> 5;
 403         if (pivot == 0)
 404             pivot = 1;
 405
 406         overflow = range_get_symbol(ctx, counts_3980, counts_diff_3980);
 407
 408         if (overflow == (MODEL_ELEMENTS - 1)) {
 409             overflow  = range_decode_bits(ctx, 16) << 16;
 410             overflow |= range_decode_bits(ctx, 16);
 411         }
 412
 413         if (pivot < 0x10000) {
 414             base = range_decode_culfreq(ctx, pivot);
 415             range_decode_update(ctx, 1, base);
 416         } else {
 417             int base_hi = pivot, base_lo;
 418             int bbits = 0;
 419
 420             while (base_hi & ~0xFFFF) {
 421                 base_hi >>= 1;
 422                 bbits++;
 423             }
 424             base_hi = range_decode_culfreq(ctx, base_hi + 1);
 425             range_decode_update(ctx, 1, base_hi);
 426             base_lo = range_decode_culfreq(ctx, 1 << bbits);
 427             range_decode_update(ctx, 1, base_lo);
 428
 429             base = (base_hi << bbits) + base_lo;
 430         }
 431
 432         x = base + overflow * pivot;
 433     }
 434
 435     update_rice(rice, x);
 436
 437     /* Convert to signed */
 438     if (x & 1)
 439         return (x >> 1) + 1;
 440     else
 441         return -(x >> 1);
 442 }
 443
 444 static void entropy_decode(APEContext * ctx, int blockstodecode, int stereo)
 445 {
 446     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 447     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
 448
 449     ctx->blocksdecoded = blockstodecode;
 450
 451     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 452         /* We are pure silence, just memset the output buffer. */
 453         memset(decoded0, 0, blockstodecode * sizeof(int32_t));
 454         memset(decoded1, 0, blockstodecode * sizeof(int32_t));
 455     } else {
 456         while (blockstodecode--) {
 457             *decoded0++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceY);
 458             if (stereo)
 459                 *decoded1++ = ape_decode_value(ctx, &ctx->riceX);
 460         }
 461     }
 462
 463     if (ctx->blocksdecoded == ctx->currentframeblocks)
 464         range_dec_normalize(ctx);   /* normalize to use up all bytes */
 465 }
 466
 467 static void init_entropy_decoder(APEContext * ctx)
 468 {
 469     /* Read the CRC */
 470     ctx->CRC = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 471
 472     /* Read the frame flags if they exist */
 473     ctx->frameflags = 0;
 474     if ((ctx->fileversion > 3820) && (ctx->CRC & 0x80000000)) {
 475         ctx->CRC &= ~0x80000000;
 476
 477         ctx->frameflags = bytestream_get_be32(&ctx->ptr);
 478     }
 479
 480     /* Keep a count of the blocks decoded in this frame */
 481     ctx->blocksdecoded = 0;
 482
 483     /* Initialize the rice structs */
 484     ctx->riceX.k = 10;
 485     ctx->riceX.ksum = (1 << ctx->riceX.k) * 16;
 486     ctx->riceY.k = 10;
 487     ctx->riceY.ksum = (1 << ctx->riceY.k) * 16;
 488
 489     /* The first 8 bits of input are ignored. */
 490     ctx->ptr++;
 491
 492     range_start_decoding(ctx);
 493 }
 494
 495 static const int32_t initial_coeffs[4] = {
 496     360, 317, -109, 98
 497 };
 498
 499 static void init_predictor_decoder(APEContext * ctx)
 500 {
 501     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 502
 503     /* Zero the history buffers */
 504     memset(p->historybuffer, 0, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
 505     p->buf = p->historybuffer;
 506
 507     /* Initialize and zero the coefficients */
 508     memcpy(p->coeffsA[0], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 509     memcpy(p->coeffsA[1], initial_coeffs, sizeof(initial_coeffs));
 510     memset(p->coeffsB, 0, sizeof(p->coeffsB));
 511
 512     p->filterA[0] = p->filterA[1] = 0;
 513     p->filterB[0] = p->filterB[1] = 0;
 514     p->lastA[0]   = p->lastA[1]   = 0;
 515 }
 516
 517 /** Get inverse sign of integer (-1 for positive, 1 for negative and 0 for zero) */
 518 static inline int APESIGN(int32_t x) {
 519     return (x < 0) - (x > 0);
 520 }
 521
 522 static av_always_inline int predictor_update_filter(APEPredictor *p, const int decoded, const int filter, const int delayA, const int delayB, const int adaptA, const int adaptB)
 523 {
 524     int32_t predictionA, predictionB, sign;
 525
 526     p->buf[delayA]     = p->lastA[filter];
 527     p->buf[adaptA]     = APESIGN(p->buf[delayA]);
 528     p->buf[delayA - 1] = p->buf[delayA] - p->buf[delayA - 1];
 529     p->buf[adaptA - 1] = APESIGN(p->buf[delayA - 1]);
 530
 531     predictionA = p->buf[delayA    ] * p->coeffsA[filter][0] +
 532                   p->buf[delayA - 1] * p->coeffsA[filter][1] +
 533                   p->buf[delayA - 2] * p->coeffsA[filter][2] +
 534                   p->buf[delayA - 3] * p->coeffsA[filter][3];
 535
 536     /*  Apply a scaled first-order filter compression */
 537     p->buf[delayB]     = p->filterA[filter ^ 1] - ((p->filterB[filter] * 31) >> 5);
 538     p->buf[adaptB]     = APESIGN(p->buf[delayB]);
 539     p->buf[delayB - 1] = p->buf[delayB] - p->buf[delayB - 1];
 540     p->buf[adaptB - 1] = APESIGN(p->buf[delayB - 1]);
 541     p->filterB[filter] = p->filterA[filter ^ 1];
 542
 543     predictionB = p->buf[delayB    ] * p->coeffsB[filter][0] +
 544                   p->buf[delayB - 1] * p->coeffsB[filter][1] +
 545                   p->buf[delayB - 2] * p->coeffsB[filter][2] +
 546                   p->buf[delayB - 3] * p->coeffsB[filter][3] +
 547                   p->buf[delayB - 4] * p->coeffsB[filter][4];
 548
 549     p->lastA[filter] = decoded + ((predictionA + (predictionB >> 1)) >> 10);
 550     p->filterA[filter] = p->lastA[filter] + ((p->filterA[filter] * 31) >> 5);
 551
 552     sign = APESIGN(decoded);
 553     p->coeffsA[filter][0] += p->buf[adaptA    ] * sign;
 554     p->coeffsA[filter][1] += p->buf[adaptA - 1] * sign;
 555     p->coeffsA[filter][2] += p->buf[adaptA - 2] * sign;
 556     p->coeffsA[filter][3] += p->buf[adaptA - 3] * sign;
 557     p->coeffsB[filter][0] += p->buf[adaptB    ] * sign;
 558     p->coeffsB[filter][1] += p->buf[adaptB - 1] * sign;
 559     p->coeffsB[filter][2] += p->buf[adaptB - 2] * sign;
 560     p->coeffsB[filter][3] += p->buf[adaptB - 3] * sign;
 561     p->coeffsB[filter][4] += p->buf[adaptB - 4] * sign;
 562
 563     return p->filterA[filter];
 564 }
 565
 566 static void predictor_decode_stereo(APEContext * ctx, int count)
 567 {
 568     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 569     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 570     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
 571
 572     while (count--) {
 573         /* Predictor Y */
 574         *decoded0 = predictor_update_filter(p, *decoded0, 0, YDELAYA, YDELAYB, YADAPTCOEFFSA, YADAPTCOEFFSB);
 575         decoded0++;
 576         *decoded1 = predictor_update_filter(p, *decoded1, 1, XDELAYA, XDELAYB, XADAPTCOEFFSA, XADAPTCOEFFSB);
 577         decoded1++;
 578
 579         /* Combined */
 580         p->buf++;
 581
 582         /* Have we filled the history buffer? */
 583         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 584             memmove(p->historybuffer, p->buf, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
 585             p->buf = p->historybuffer;
 586         }
 587     }
 588 }
 589
 590 static void predictor_decode_mono(APEContext * ctx, int count)
 591 {
 592     APEPredictor *p = &ctx->predictor;
 593     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 594     int32_t predictionA, currentA, A, sign;
 595
 596     currentA = p->lastA[0];
 597
 598     while (count--) {
 599         A = *decoded0;
 600
 601         p->buf[YDELAYA] = currentA;
 602         p->buf[YDELAYA - 1] = p->buf[YDELAYA] - p->buf[YDELAYA - 1];
 603
 604         predictionA = p->buf[YDELAYA    ] * p->coeffsA[0][0] +
 605                       p->buf[YDELAYA - 1] * p->coeffsA[0][1] +
 606                       p->buf[YDELAYA - 2] * p->coeffsA[0][2] +
 607                       p->buf[YDELAYA - 3] * p->coeffsA[0][3];
 608
 609         currentA = A + (predictionA >> 10);
 610
 611         p->buf[YADAPTCOEFFSA]     = APESIGN(p->buf[YDELAYA    ]);
 612         p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] = APESIGN(p->buf[YDELAYA - 1]);
 613
 614         sign = APESIGN(A);
 615         p->coeffsA[0][0] += p->buf[YADAPTCOEFFSA    ] * sign;
 616         p->coeffsA[0][1] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 1] * sign;
 617         p->coeffsA[0][2] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 2] * sign;
 618         p->coeffsA[0][3] += p->buf[YADAPTCOEFFSA - 3] * sign;
 619
 620         p->buf++;
 621
 622         /* Have we filled the history buffer? */
 623         if (p->buf == p->historybuffer + HISTORY_SIZE) {
 624             memmove(p->historybuffer, p->buf, PREDICTOR_SIZE * sizeof(int32_t));
 625             p->buf = p->historybuffer;
 626         }
 627
 628         p->filterA[0] = currentA + ((p->filterA[0] * 31) >> 5);
 629         *(decoded0++) = p->filterA[0];
 630     }
 631
 632     p->lastA[0] = currentA;
 633 }
 634
 635 static void do_init_filter(APEFilter *f, int16_t * buf, int order)
 636 {
 637     f->coeffs = buf;
 638     f->historybuffer = buf + order;
 639     f->delay       = f->historybuffer + order * 2;
 640     f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 641
 642     memset(f->historybuffer, 0, (order * 2) * sizeof(int16_t));
 643     memset(f->coeffs, 0, order * sizeof(int16_t));
 644     f->avg = 0;
 645 }
 646
 647 static void init_filter(APEContext * ctx, APEFilter *f, int16_t * buf, int order)
 648 {
 649     do_init_filter(&f[0], buf, order);
 650     do_init_filter(&f[1], buf + order * 3 + HISTORY_SIZE, order);
 651 }
 652
 653 static void do_apply_filter(APEContext * ctx, int version, APEFilter *f, int32_t *data, int count, int order, int fracbits)
 654 {
 655     int res;
 656     int absres;
 657
 658     while (count--) {
 659         /* round fixedpoint scalar product */
 660         res = ctx->dsp.scalarproduct_and_madd_int16(f->coeffs, f->delay - order, f->adaptcoeffs - order, order, APESIGN(*data));
 661         res = (res + (1 << (fracbits - 1))) >> fracbits;
 662         res += *data;
 663         *data++ = res;
 664
 665         /* Update the output history */
 666         *f->delay++ = av_clip_int16(res);
 667
 668         if (version < 3980) {
 669             /* Version ??? to < 3.98 files (untested) */
 670             f->adaptcoeffs[0]  = (res == 0) ? 0 : ((res >> 28) & 8) - 4;
 671             f->adaptcoeffs[-4] >>= 1;
 672             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 673         } else {
 674             /* Version 3.98 and later files */
 675
 676             /* Update the adaption coefficients */
 677             absres = FFABS(res);
 678             if (absres)
 679                 *f->adaptcoeffs = ((res & (1<<31)) - (1<<30)) >> (25 + (absres <= f->avg*3) + (absres <= f->avg*4/3));
 680             else
 681                 *f->adaptcoeffs = 0;
 682
 683             f->avg += (absres - f->avg) / 16;
 684
 685             f->adaptcoeffs[-1] >>= 1;
 686             f->adaptcoeffs[-2] >>= 1;
 687             f->adaptcoeffs[-8] >>= 1;
 688         }
 689
 690         f->adaptcoeffs++;
 691
 692         /* Have we filled the history buffer? */
 693         if (f->delay == f->historybuffer + HISTORY_SIZE + (order * 2)) {
 694             memmove(f->historybuffer, f->delay - (order * 2),
 695                     (order * 2) * sizeof(int16_t));
 696             f->delay = f->historybuffer + order * 2;
 697             f->adaptcoeffs = f->historybuffer + order;
 698         }
 699     }
 700 }
 701
 702 static void apply_filter(APEContext * ctx, APEFilter *f,
 703                          int32_t * data0, int32_t * data1,
 704                          int count, int order, int fracbits)
 705 {
 706     do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[0], data0, count, order, fracbits);
 707     if (data1)
 708         do_apply_filter(ctx, ctx->fileversion, &f[1], data1, count, order, fracbits);
 709 }
 710
 711 static void ape_apply_filters(APEContext * ctx, int32_t * decoded0,
 712                               int32_t * decoded1, int count)
 713 {
 714     int i;
 715
 716     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 717         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 718             break;
 719         apply_filter(ctx, ctx->filters[i], decoded0, decoded1, count, ape_filter_orders[ctx->fset][i], ape_filter_fracbits[ctx->fset][i]);
 720     }
 721 }
 722
 723 static void init_frame_decoder(APEContext * ctx)
 724 {
 725     int i;
 726     init_entropy_decoder(ctx);
 727     init_predictor_decoder(ctx);
 728
 729     for (i = 0; i < APE_FILTER_LEVELS; i++) {
 730         if (!ape_filter_orders[ctx->fset][i])
 731             break;
 732         init_filter(ctx, ctx->filters[i], ctx->filterbuf[i], ape_filter_orders[ctx->fset][i]);
 733     }
 734 }
 735
 736 static void ape_unpack_mono(APEContext * ctx, int count)
 737 {
 738     int32_t left;
 739     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 740     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
 741
 742     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 743         entropy_decode(ctx, count, 0);
 744         /* We are pure silence, so we're done. */
 745         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence mono\n");
 746         return;
 747     }
 748
 749     entropy_decode(ctx, count, 0);
 750     ape_apply_filters(ctx, decoded0, NULL, count);
 751
 752     /* Now apply the predictor decoding */
 753     predictor_decode_mono(ctx, count);
 754
 755     /* Pseudo-stereo - just copy left channel to right channel */
 756     if (ctx->channels == 2) {
 757         while (count--) {
 758             left = *decoded0;
 759             *(decoded1++) = *(decoded0++) = left;
 760         }
 761     }
 762 }
 763
 764 static void ape_unpack_stereo(APEContext * ctx, int count)
 765 {
 766     int32_t left, right;
 767     int32_t *decoded0 = ctx->decoded0;
 768     int32_t *decoded1 = ctx->decoded1;
 769
 770     if (ctx->frameflags & APE_FRAMECODE_STEREO_SILENCE) {
 771         /* We are pure silence, so we're done. */
 772         av_log(ctx->avctx, AV_LOG_DEBUG, "pure silence stereo\n");
 773         return;
 774     }
 775
 776     entropy_decode(ctx, count, 1);
 777     ape_apply_filters(ctx, decoded0, decoded1, count);
 778
 779     /* Now apply the predictor decoding */
 780     predictor_decode_stereo(ctx, count);
 781
 782     /* Decorrelate and scale to output depth */
 783     while (count--) {
 784         left = *decoded1 - (*decoded0 / 2);
 785         right = left + *decoded0;
 786
 787         *(decoded0++) = left;
 788         *(decoded1++) = right;
 789     }
 790 }
 791
 792 static int ape_decode_frame(AVCodecContext * avctx,
 793                             void *data, int *data_size,
 794                             AVPacket *avpkt)
 795 {
 796     const uint8_t *buf = avpkt->data;
 797     int buf_size = avpkt->size;
 798     APEContext *s = avctx->priv_data;
 799     int16_t *samples = data;
 800     int nblocks;
 801     int i, n;
 802     int blockstodecode;
 803     int bytes_used;
 804
 805     if (buf_size == 0 && !s->samples) {
 806         *data_size = 0;
 807         return 0;
 808     }
 809
 810     /* should not happen but who knows */
 811     if (BLOCKS_PER_LOOP * 2 * avctx->channels > *data_size) {
 812         av_log (avctx, AV_LOG_ERROR, "Packet size is too big to be handled in lavc! (max is %d where you have %d)\n", *data_size, s->samples * 2 * avctx->channels);
 813         return -1;
 814     }
 815
 816     if(!s->samples){
 817         s->data = av_realloc(s->data, (buf_size + 3) & ~3);
 818         s->dsp.bswap_buf((uint32_t*)s->data, (const uint32_t*)buf, buf_size >> 2);
 819         s->ptr = s->last_ptr = s->data;
 820         s->data_end = s->data + buf_size;
 821
 822         nblocks = s->samples = bytestream_get_be32(&s->ptr);
 823         n =  bytestream_get_be32(&s->ptr);
 824         if(n < 0 || n > 3){
 825             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Incorrect offset passed\n");
 826             s->data = NULL;
 827             return -1;
 828         }
 829         s->ptr += n;
 830
 831         s->currentframeblocks = nblocks;
 832         buf += 4;
 833         if (s->samples <= 0) {
 834             *data_size = 0;
 835             return buf_size;
 836         }
 837
 838         memset(s->decoded0,  0, sizeof(s->decoded0));
 839         memset(s->decoded1,  0, sizeof(s->decoded1));
 840
 841         /* Initialize the frame decoder */
 842         init_frame_decoder(s);
 843     }
 844
 845     if (!s->data) {
 846         *data_size = 0;
 847         return buf_size;
 848     }
 849
 850     nblocks = s->samples;
 851     blockstodecode = FFMIN(BLOCKS_PER_LOOP, nblocks);
 852
 853     s->error=0;
 854
 855     if ((s->channels == 1) || (s->frameflags & APE_FRAMECODE_PSEUDO_STEREO))
 856         ape_unpack_mono(s, blockstodecode);
 857     else
 858         ape_unpack_stereo(s, blockstodecode);
 859     emms_c();
 860
 861     if(s->error || s->ptr > s->data_end){
 862         s->samples=0;
 863         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error decoding frame\n");
 864         return -1;
 865     }
 866
 867     for (i = 0; i < blockstodecode; i++) {
 868         *samples++ = s->decoded0[i];
 869         if(s->channels == 2)
 870             *samples++ = s->decoded1[i];
 871     }
 872
 873     s->samples -= blockstodecode;
 874
 875     *data_size = blockstodecode * 2 * s->channels;
 876     bytes_used = s->samples ? s->ptr - s->last_ptr : buf_size;
 877     s->last_ptr = s->ptr;
 878     return bytes_used;
 879 }
 880
 881 static void ape_flush(AVCodecContext *avctx)
 882 {
 883     APEContext *s = avctx->priv_data;
 884     s->samples= 0;
 885 }
 886
 887 AVCodec ff_ape_decoder = {
 888     "ape",
 889     AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
 890     CODEC_ID_APE,
 891     sizeof(APEContext),
 892     ape_decode_init,
 893     NULL,
 894     ape_decode_close,
 895     ape_decode_frame,
 896     .capabilities = CODEC_CAP_SUBFRAMES,
 897     .flush = ape_flush,
 898     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Monkey's Audio"),
 899 };