]> rtime.felk.cvut.cz Git - frescor/ffmpeg.git/blob - libavcodec/wmadec.c
fixed block size selection
[frescor/ffmpeg.git] / libavcodec / wmadec.c
1 /*
2  * WMA compatible decoder
3  * Copyright (c) 2002 The FFmpeg Project.
4  *
5  * This library is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7  * License as published by the Free Software Foundation; either
8  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
9  *
10  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * Lesser General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16  * License along with this library; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
18  */
19 #include "avcodec.h"
20 #include "dsputil.h"
21
22 //#define DEBUG_PARAMS
23 //#define DEBUG_TRACE
24
25 /* size of blocks */
26 #define BLOCK_MIN_BITS 7
27 #define BLOCK_MAX_BITS 11
28 #define BLOCK_MAX_SIZE (1 << BLOCK_MAX_BITS)
29
30 #define BLOCK_NB_SIZES (BLOCK_MAX_BITS - BLOCK_MIN_BITS + 1)
31
32 /* XXX: find exact max size */
33 #define HIGH_BAND_MAX_SIZE 16
34
35 #define NB_LSP_COEFS 10
36
37 /* XXX: is it a suitable value ? */
38 #define MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE 4096
39
40 #define MAX_CHANNELS 2
41
42 #define NOISE_TAB_SIZE 8192
43
44 #define LSP_POW_BITS 7
45
46 typedef struct WMADecodeContext {
47     GetBitContext gb;
48     int sample_rate;
49     int nb_channels;
50     int bit_rate;
51     int version; /* 1 = 0x160 (WMAV1), 2 = 0x161 (WMAV2) */
52     int block_align;
53     int use_bit_reservoir;
54     int use_variable_block_len;
55     int use_exp_vlc;  /* exponent coding: 0 = lsp, 1 = vlc + delta */
56     int use_noise_coding; /* true if perceptual noise is added */
57     int byte_offset_bits;
58     VLC exp_vlc;
59     int exponent_sizes[BLOCK_NB_SIZES];
60     uint16_t exponent_bands[BLOCK_NB_SIZES][25];
61     int high_band_start[BLOCK_NB_SIZES]; /* index of first coef in high band */
62     int coefs_start;               /* first coded coef */
63     int coefs_end[BLOCK_NB_SIZES]; /* max number of coded coefficients */
64     int exponent_high_sizes[BLOCK_NB_SIZES];
65     int exponent_high_bands[BLOCK_NB_SIZES][HIGH_BAND_MAX_SIZE]; 
66     VLC hgain_vlc;
67     
68     /* coded values in high bands */
69     int high_band_coded[MAX_CHANNELS][HIGH_BAND_MAX_SIZE];
70     int high_band_values[MAX_CHANNELS][HIGH_BAND_MAX_SIZE];
71
72     /* there are two possible tables for spectral coefficients */
73     VLC coef_vlc[2];
74     uint16_t *run_table[2];
75     uint16_t *level_table[2];
76     /* frame info */
77     int frame_len;       /* frame length in samples */
78     int frame_len_bits;  /* frame_len = 1 << frame_len_bits */
79     int nb_block_sizes;  /* number of block sizes */
80     /* block info */
81     int reset_block_lengths;
82     int block_len_bits; /* log2 of current block length */
83     int next_block_len_bits; /* log2 of next block length */
84     int prev_block_len_bits; /* log2 of prev block length */
85     int block_len; /* block length in samples */
86     int block_num; /* block number in current frame */
87     int block_pos; /* current position in frame */
88     uint8_t ms_stereo; /* true if mid/side stereo mode */
89     uint8_t channel_coded[MAX_CHANNELS]; /* true if channel is coded */
90     float exponents[MAX_CHANNELS][BLOCK_MAX_SIZE];
91     float max_exponent[MAX_CHANNELS];
92     int16_t coefs1[MAX_CHANNELS][BLOCK_MAX_SIZE];
93     float coefs[MAX_CHANNELS][BLOCK_MAX_SIZE];
94     MDCTContext mdct_ctx[BLOCK_NB_SIZES];
95     float *windows[BLOCK_NB_SIZES];
96     FFTSample mdct_tmp[BLOCK_MAX_SIZE]; /* temporary storage for imdct */
97     /* output buffer for one frame and the last for IMDCT windowing */
98     float frame_out[MAX_CHANNELS][BLOCK_MAX_SIZE * 2];
99     /* last frame info */
100     uint8_t last_superframe[MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE + 4]; /* padding added */
101     int last_bitoffset;
102     int last_superframe_len;
103     float noise_table[NOISE_TAB_SIZE];
104     int noise_index;
105     float noise_mult; /* XXX: suppress that and integrate it in the noise array */
106     /* lsp_to_curve tables */
107     float lsp_cos_table[BLOCK_MAX_SIZE];
108     float lsp_pow_e_table[256];
109     float lsp_pow_m_table1[(1 << LSP_POW_BITS)];
110     float lsp_pow_m_table2[(1 << LSP_POW_BITS)];
111 } WMADecodeContext;
112
113 typedef struct CoefVLCTable {
114     int n; /* total number of codes */
115     const uint32_t *huffcodes; /* VLC bit values */
116     const uint8_t *huffbits;   /* VLC bit size */
117     const uint16_t *levels; /* table to build run/level tables */
118 } CoefVLCTable;
119
120 static void wma_lsp_to_curve_init(WMADecodeContext *s, int frame_len);
121
122 #include "wmadata.h"
123
124 #ifdef DEBUG_TRACE
125
126 int frame_count;
127
128 static FILE *flog;
129
130 void trace(const char *fmt, ...)
131 {
132     va_list ap;
133     
134
135     if (!flog) {
136         flog = fopen("/tmp/out.log", "w");
137         setlinebuf(flog);
138     }
139
140     va_start(ap, fmt);
141     vfprintf(flog, fmt, ap);
142     va_end(ap);
143 }
144
145 #define get_bits(s, n) get_bits_trace(s, n)
146 #define get_vlc(s, vlc) get_vlc_trace(s, vlc)
147
148 unsigned int get_bits_trace(GetBitContext *s, int n)
149 {
150     unsigned int val;
151     val = (get_bits)(s, n);
152     trace("get_bits(%d) : 0x%x\n", n, val);
153     return val;
154 }
155
156 static int get_vlc_trace(GetBitContext *s, VLC *vlc)
157 {
158     int code;
159     code = (get_vlc)(s, vlc);
160     trace("get_vlc() : %d\n", code);
161     return code;
162 }
163
164 static void dump_shorts(const char *name, const short *tab, int n)
165 {
166     int i;
167
168     trace("%s[%d]:\n", name, n);
169     for(i=0;i<n;i++) {
170         if ((i & 7) == 0)
171             trace("%4d: ", i);
172         trace(" %5d.0", tab[i]);
173         if ((i & 7) == 7)
174             trace("\n");
175     }
176 }
177
178 static void dump_floats(const char *name, int prec, const float *tab, int n)
179 {
180     int i;
181
182     trace("%s[%d]:\n", name, n);
183     for(i=0;i<n;i++) {
184         if ((i & 7) == 0)
185             trace("%4d: ", i);
186         trace(" %8.*f", prec, tab[i]);
187         if ((i & 7) == 7)
188             trace("\n");
189     }
190     if ((i & 7) != 0)
191         trace("\n");
192 }
193
194 #else
195
196 #define trace(fmt, ...)
197
198 #endif
199
200 /* XXX: use same run/length optimization as mpeg decoders */
201 static void init_coef_vlc(VLC *vlc, 
202                           uint16_t **prun_table, uint16_t **plevel_table,
203                           const CoefVLCTable *vlc_table)
204 {
205     int n = vlc_table->n;
206     const uint8_t *table_bits = vlc_table->huffbits;
207     const uint32_t *table_codes = vlc_table->huffcodes;
208     const uint16_t *levels_table = vlc_table->levels;
209     uint16_t *run_table, *level_table;
210     const uint16_t *p;
211     int i, l, j, level;
212
213     init_vlc(vlc, 9, n, table_bits, 1, 1, table_codes, 4, 4);
214
215     run_table = malloc(n * sizeof(uint16_t));
216     level_table = malloc(n * sizeof(uint16_t));
217     p = levels_table;
218     i = 2;
219     level = 1;
220     while (i < n) {
221         l = *p++;
222         for(j=0;j<l;j++) {
223             run_table[i] = j;
224             level_table[i] = level;
225             i++;
226         }
227         level++;
228     }
229     *prun_table = run_table;
230     *plevel_table = level_table;
231 }
232
233 static int wma_decode_init(AVCodecContext * avctx)
234 {
235     WMADecodeContext *s = avctx->priv_data;
236     int i, flags1, flags2;
237     float *window;
238     uint8_t *extradata;
239     float bps1, high_freq, bps;
240     int sample_rate1;
241     int coef_vlc_table;
242     
243     s->sample_rate = avctx->sample_rate;
244     s->nb_channels = avctx->channels;
245     s->bit_rate = avctx->bit_rate;
246     s->block_align = avctx->block_align;
247
248     if (avctx->codec_id == CODEC_ID_WMAV1) {
249         s->version = 1;
250     } else {
251         s->version = 2;
252     }
253     
254     /* extract flag infos */
255     flags1 = 0;
256     flags2 = 0;
257     extradata = avctx->extradata;
258     if (s->version == 1 && avctx->extradata_size >= 4) {
259         flags1 = extradata[0] | (extradata[1] << 8);
260         flags2 = extradata[2] | (extradata[3] << 8);
261     } else if (s->version == 2 && avctx->extradata_size >= 6) {
262         flags1 = extradata[0] | (extradata[1] << 8) | 
263             (extradata[2] << 16) | (extradata[3] << 24);
264         flags2 = extradata[4] | (extradata[5] << 8);
265     }
266     s->use_exp_vlc = flags2 & 0x0001;
267     s->use_bit_reservoir = flags2 & 0x0002;
268     s->use_variable_block_len = flags2 & 0x0004;
269
270     /* compute MDCT block size */
271     if (s->sample_rate <= 16000) {
272         s->frame_len_bits = 9;
273     } else if (s->sample_rate <= 32000 && s->version == 1) {
274         s->frame_len_bits = 10;
275     } else {
276         s->frame_len_bits = 11;
277     }
278     s->frame_len = 1 << s->frame_len_bits;
279     if (s->use_variable_block_len) {
280         s->nb_block_sizes = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS + 1;
281     } else {
282         s->nb_block_sizes = 1;
283     }
284
285     /* init rate dependant parameters */
286     s->use_noise_coding = 1;
287     high_freq = s->sample_rate * 0.5;
288
289     /* if version 2, then the rates are normalized */
290     sample_rate1 = s->sample_rate;
291     if (s->version == 2) {
292         if (sample_rate1 >= 44100) 
293             sample_rate1 = 44100;
294         else if (sample_rate1 >= 22050) 
295             sample_rate1 = 22050;
296         else if (sample_rate1 >= 16000) 
297             sample_rate1 = 16000;
298         else if (sample_rate1 >= 11025) 
299             sample_rate1 = 11025;
300         else if (sample_rate1 >= 8000) 
301             sample_rate1 = 8000;
302     }
303
304     bps = (float)s->bit_rate / (float)(s->nb_channels * s->sample_rate);
305     s->byte_offset_bits = av_log2((int)(bps * s->frame_len / 8.0)) + 2;
306
307     /* compute high frequency value and choose if noise coding should
308        be activated */
309     bps1 = bps;
310     if (s->nb_channels == 2)
311         bps1 = bps * 1.6;
312     if (sample_rate1 == 44100) {
313         if (bps1 >= 0.61)
314             s->use_noise_coding = 0;
315         else
316             high_freq = high_freq * 0.4;
317     } else if (sample_rate1 == 22050) {
318         if (bps1 >= 1.16)
319             s->use_noise_coding = 0;
320         else if (bps1 >= 0.72) 
321             high_freq = high_freq * 0.7;
322         else
323             high_freq = high_freq * 0.6;
324     } else if (sample_rate1 == 16000) {
325         if (bps > 0.5)
326             high_freq = high_freq * 0.5;
327         else
328             high_freq = high_freq * 0.3;
329     } else if (sample_rate1 == 11025) {
330         high_freq = high_freq * 0.7;
331     } else if (sample_rate1 == 8000) {
332         if (bps <= 0.625) {
333             high_freq = high_freq * 0.5;
334         } else if (bps > 0.75) {
335             s->use_noise_coding = 0;
336         } else {
337             high_freq = high_freq * 0.65;
338         }
339     } else {
340         if (bps >= 0.8) {
341             high_freq = high_freq * 0.75;
342         } else if (bps >= 0.6) {
343             high_freq = high_freq * 0.6;
344         } else {
345             high_freq = high_freq * 0.5;
346         }
347     }
348 #ifdef DEBUG_PARAMS
349     printf("flags1=0x%x flags2=0x%x\n", flags1, flags2);
350     printf("version=%d channels=%d sample_rate=%d bitrate=%d block_align=%d\n",
351            s->version, s->nb_channels, s->sample_rate, s->bit_rate, 
352            s->block_align);
353     printf("bps=%f bps1=%f high_freq=%f bitoffset=%d\n", 
354            bps, bps1, high_freq, s->byte_offset_bits);
355     printf("use_noise_coding=%d use_exp_vlc=%d\n",
356            s->use_noise_coding, s->use_exp_vlc);
357 #endif
358
359     /* compute the scale factor band sizes for each MDCT block size */
360     {
361         int a, b, pos, lpos, k, block_len, i, j, n;
362         const uint8_t *table;
363         
364         if (s->version == 1) {
365             s->coefs_start = 3;
366         } else {
367             s->coefs_start = 0;
368         }
369         for(k = 0; k < s->nb_block_sizes; k++) {
370             block_len = s->frame_len >> k;
371
372             if (s->version == 1) {
373                 lpos = 0;
374                 for(i=0;i<25;i++) {
375                     a = wma_critical_freqs[i];
376                     b = s->sample_rate;
377                     pos = ((block_len * 2 * a)  + (b >> 1)) / b;
378                     if (pos > block_len) 
379                         pos = block_len;
380                     s->exponent_bands[0][i] = pos - lpos;
381                     if (pos >= block_len) {
382                         i++;
383                         break;
384                     }
385                     lpos = pos;
386                 }
387                 s->exponent_sizes[0] = i;
388             } else {
389                 /* hardcoded tables */
390                 table = NULL;
391                 a = s->frame_len_bits - BLOCK_MIN_BITS - k;
392                 if (a < 3) {
393                     if (s->sample_rate >= 44100)
394                         table = exponent_band_44100[a];
395                     else if (s->sample_rate >= 32000)
396                         table = exponent_band_32000[a];
397                     else if (s->sample_rate >= 22050)
398                         table = exponent_band_22050[a];
399                 }
400                 if (table) {
401                     n = *table++;
402                     for(i=0;i<n;i++)
403                         s->exponent_bands[k][i] = table[i];
404                     s->exponent_sizes[k] = n;
405                 } else {
406                     j = 0;
407                     lpos = 0;
408                     for(i=0;i<25;i++) {
409                         a = wma_critical_freqs[i];
410                         b = s->sample_rate;
411                         pos = ((block_len * 2 * a)  + (b << 1)) / (4 * b);
412                         pos <<= 2;
413                         if (pos > block_len) 
414                             pos = block_len;
415                         if (pos > lpos)
416                             s->exponent_bands[k][j++] = pos - lpos;
417                         if (pos >= block_len)
418                             break;
419                         lpos = pos;
420                     }
421                     s->exponent_sizes[k] = j;
422                 }
423             }
424
425             /* max number of coefs */
426             s->coefs_end[k] = (s->frame_len - ((s->frame_len * 9) / 100)) >> k;
427             /* high freq computation */
428             s->high_band_start[k] = (int)((block_len * 2 * high_freq) / 
429                                           s->sample_rate + 0.5);
430             n = s->exponent_sizes[k];
431             j = 0;
432             pos = 0;
433             for(i=0;i<n;i++) {
434                 int start, end;
435                 start = pos;
436                 pos += s->exponent_bands[k][i];
437                 end = pos;
438                 if (start < s->high_band_start[k])
439                     start = s->high_band_start[k];
440                 if (end > s->coefs_end[k])
441                     end = s->coefs_end[k];
442                 if (end > start)
443                     s->exponent_high_bands[k][j++] = end - start;
444             }
445             s->exponent_high_sizes[k] = j;
446 #if 0
447             trace("%5d: coefs_end=%d high_band_start=%d nb_high_bands=%d: ",
448                   s->frame_len >> k, 
449                   s->coefs_end[k],
450                   s->high_band_start[k],
451                   s->exponent_high_sizes[k]);
452             for(j=0;j<s->exponent_high_sizes[k];j++)
453                 trace(" %d", s->exponent_high_bands[k][j]);
454             trace("\n");
455 #endif
456         }
457     }
458
459 #ifdef DEBUG_TRACE
460     {
461         int i, j;
462         for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
463             trace("%5d: n=%2d:", 
464                    s->frame_len >> i, 
465                    s->exponent_sizes[i]);
466             for(j=0;j<s->exponent_sizes[i];j++)
467                 trace(" %d", s->exponent_bands[i][j]);
468             trace("\n");
469         }
470     }
471 #endif
472
473     /* init MDCT */
474     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
475         mdct_init(&s->mdct_ctx[i], s->frame_len_bits - i + 1, 1);
476     
477     /* init MDCT windows : simple sinus window */
478     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++) {
479         int n, j;
480         float alpha;
481         n = 1 << (s->frame_len_bits - i);
482         window = av_malloc(sizeof(float) * n);
483         alpha = M_PI / (2.0 * n);
484         for(j=0;j<n;j++) {
485             window[n - j - 1] = sin((j + 0.5) * alpha);
486         }
487         s->windows[i] = window;
488     }
489
490     s->reset_block_lengths = 1;
491     
492     if (s->use_noise_coding) {
493
494         /* init the noise generator */
495         if (s->use_exp_vlc)
496             s->noise_mult = 0.02;
497         else
498             s->noise_mult = 0.04;
499                
500 #if defined(DEBUG_TRACE)
501         for(i=0;i<NOISE_TAB_SIZE;i++)
502             s->noise_table[i] = 1.0 * s->noise_mult;
503 #else
504         {
505             unsigned int seed;
506             float norm;
507             seed = 1;
508             norm = (1.0 / (float)(1LL << 31)) * sqrt(3) * s->noise_mult;
509             for(i=0;i<NOISE_TAB_SIZE;i++) {
510                 seed = seed * 314159 + 1;
511                 s->noise_table[i] = (float)((int)seed) * norm;
512             }
513         }
514 #endif
515         init_vlc(&s->hgain_vlc, 9, sizeof(hgain_huffbits), 
516                  hgain_huffbits, 1, 1,
517                  hgain_huffcodes, 2, 2);
518     }
519
520     if (s->use_exp_vlc) {
521         init_vlc(&s->exp_vlc, 9, sizeof(scale_huffbits), 
522                  scale_huffbits, 1, 1,
523                  scale_huffcodes, 4, 4);
524     } else {
525         wma_lsp_to_curve_init(s, s->frame_len);
526     }
527
528     /* choose the VLC tables for the coefficients */
529     coef_vlc_table = 2;
530     if (s->sample_rate >= 32000) {
531         if (bps1 < 0.72)
532             coef_vlc_table = 0;
533         else if (bps1 < 1.16)
534             coef_vlc_table = 1;
535     }
536
537     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[0], &s->run_table[0], &s->level_table[0],
538                   &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2]);
539     init_coef_vlc(&s->coef_vlc[1], &s->run_table[1], &s->level_table[1],
540                   &coef_vlcs[coef_vlc_table * 2 + 1]);
541     return 0;
542 }
543
544 /* interpolate values for a bigger or smaller block. The block must
545    have multiple sizes */
546 static void interpolate_array(float *scale, int old_size, int new_size)
547 {
548     int i, j, jincr, k;
549     float v;
550
551     if (new_size > old_size) {
552         jincr = new_size / old_size;
553         j = new_size;
554         for(i = old_size - 1; i >=0; i--) {
555             v = scale[i];
556             k = jincr;
557             do {
558                 scale[--j] = v;
559             } while (--k);
560         }
561     } else if (new_size < old_size) {
562         j = 0;
563         jincr = old_size / new_size;
564         for(i = 0; i < new_size; i++) {
565             scale[i] = scale[j];
566             j += jincr;
567         }
568     }
569 }
570
571 /* compute x^-0.25 with an exponent and mantissa table. We use linear
572    interpolation to reduce the mantissa table size at a small speed
573    expense (linear interpolation approximately doubles the number of
574    bits of precision). */
575 static inline float pow_m1_4(WMADecodeContext *s, float x)
576 {
577     union {
578         float f;
579         unsigned int v;
580     } u, t;
581     unsigned int e, m;
582     float a, b;
583
584     u.f = x;
585     e = u.v >> 23;
586     m = (u.v >> (23 - LSP_POW_BITS)) & ((1 << LSP_POW_BITS) - 1);
587     /* build interpolation scale: 1 <= t < 2. */
588     t.v = ((u.v << LSP_POW_BITS) & ((1 << 23) - 1)) | (127 << 23);
589     a = s->lsp_pow_m_table1[m];
590     b = s->lsp_pow_m_table2[m];
591     return s->lsp_pow_e_table[e] * (a + b * t.f);
592 }
593
594 static void wma_lsp_to_curve_init(WMADecodeContext *s, int frame_len)
595 {  
596     float wdel, a, b;
597     int i, e, m;
598
599     wdel = M_PI / frame_len;
600     for(i=0;i<frame_len;i++)
601         s->lsp_cos_table[i] = 2.0f * cos(wdel * i);
602
603     /* tables for x^-0.25 computation */
604     for(i=0;i<256;i++) {
605         e = i - 126;
606         s->lsp_pow_e_table[i] = pow(2.0, e * -0.25);
607     }
608
609     /* NOTE: these two tables are needed to avoid two operations in
610        pow_m1_4 */
611     b = 1.0;
612     for(i=(1 << LSP_POW_BITS) - 1;i>=0;i--) {
613         m = (1 << LSP_POW_BITS) + i;
614         a = (float)m * (0.5 / (1 << LSP_POW_BITS));
615         a = pow(a, -0.25);
616         s->lsp_pow_m_table1[i] = 2 * a - b;
617         s->lsp_pow_m_table2[i] = b - a;
618         b = a;
619     }
620 #if 0
621     for(i=1;i<20;i++) {
622         float v, r1, r2;
623         v = 5.0 / i;
624         r1 = pow_m1_4(s, v);
625         r2 = pow(v,-0.25);
626         printf("%f^-0.25=%f e=%f\n", v, r1, r2 - r1);
627     }
628 #endif
629 }
630
631 /* NOTE: We use the same code as Vorbis here */
632 /* XXX: optimize it further with SSE/3Dnow */
633 static void wma_lsp_to_curve(WMADecodeContext *s, 
634                              float *out, float *val_max_ptr, 
635                              int n, float *lsp)
636 {
637     int i, j;
638     float p, q, w, v, val_max;
639
640     val_max = 0;
641     for(i=0;i<n;i++) {
642         p = 0.5f;
643         q = 0.5f;
644         w = s->lsp_cos_table[i];
645         for(j=1;j<NB_LSP_COEFS;j+=2){
646             q *= w - lsp[j - 1];
647             p *= w - lsp[j];
648         }
649         p *= p * (2.0f - w);
650         q *= q * (2.0f + w);
651         v = p + q;
652         v = pow_m1_4(s, v);
653         if (v > val_max)
654             val_max = v;
655         out[i] = v;
656     }
657     *val_max_ptr = val_max;
658 }
659
660 /* decode exponents coded with LSP coefficients (same idea as Vorbis) */
661 static void decode_exp_lsp(WMADecodeContext *s, int ch)
662 {
663     float lsp_coefs[NB_LSP_COEFS];
664     int val, i;
665
666     for(i = 0; i < NB_LSP_COEFS; i++) {
667         if (i == 0 || i >= 8)
668             val = get_bits(&s->gb, 3);
669         else
670             val = get_bits(&s->gb, 4);
671         lsp_coefs[i] = lsp_codebook[i][val];
672     }
673
674     wma_lsp_to_curve(s, s->exponents[ch], &s->max_exponent[ch],
675                      s->block_len, lsp_coefs);
676 }
677
678 /* decode exponents coded with VLC codes */
679 static int decode_exp_vlc(WMADecodeContext *s, int ch)
680 {
681     int last_exp, n, code;
682     const uint16_t *ptr, *band_ptr;
683     float v, *q, max_scale, *q_end;
684     
685     band_ptr = s->exponent_bands[s->frame_len_bits - s->block_len_bits];
686     ptr = band_ptr;
687     q = s->exponents[ch];
688     q_end = q + s->block_len;
689     max_scale = 0;
690     if (s->version == 1) {
691         last_exp = get_bits(&s->gb, 5) + 10;
692         /* XXX: use a table */
693         v = pow(10, last_exp * (1.0 / 16.0));
694         max_scale = v;
695         n = *ptr++;
696         do {
697             *q++ = v;
698         } while (--n);
699     }
700     last_exp = 36;
701     while (q < q_end) {
702         code = get_vlc(&s->gb, &s->exp_vlc);
703         if (code < 0)
704             return -1;
705         /* NOTE: this offset is the same as MPEG4 AAC ! */
706         last_exp += code - 60;
707         /* XXX: use a table */
708         v = pow(10, last_exp * (1.0 / 16.0));
709         if (v > max_scale)
710             max_scale = v;
711         n = *ptr++;
712         do {
713             *q++ = v;
714         } while (--n);
715     }
716     s->max_exponent[ch] = max_scale;
717     return 0;
718 }
719
720 /* return 0 if OK. return 1 if last block of frame. return -1 if
721    unrecorrable error. */
722 static int wma_decode_block(WMADecodeContext *s)
723 {
724     int n, v, a, ch, code, bsize;
725     int coef_nb_bits, total_gain, parse_exponents;
726     float window[BLOCK_MAX_SIZE * 2];
727     int nb_coefs[MAX_CHANNELS];
728     float mdct_norm;
729
730     trace("***decode_block: %d:%d\n", frame_count - 1, s->block_num);
731
732     /* compute current block length */
733     if (s->use_variable_block_len) {
734         n = av_log2(s->nb_block_sizes - 1) + 1;
735     
736         if (s->reset_block_lengths) {
737             s->reset_block_lengths = 0;
738             v = get_bits(&s->gb, n);
739             if (v >= s->nb_block_sizes)
740                 return -1;
741             s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits - v;
742             v = get_bits(&s->gb, n);
743             if (v >= s->nb_block_sizes)
744                 return -1;
745             s->block_len_bits = s->frame_len_bits - v;
746         } else {
747             /* update block lengths */
748             s->prev_block_len_bits = s->block_len_bits;
749             s->block_len_bits = s->next_block_len_bits;
750         }
751         v = get_bits(&s->gb, n);
752         if (v >= s->nb_block_sizes)
753             return -1;
754         s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits - v;
755     } else {
756         /* fixed block len */
757         s->next_block_len_bits = s->frame_len_bits;
758         s->prev_block_len_bits = s->frame_len_bits;
759         s->block_len_bits = s->frame_len_bits;
760     }
761
762     /* now check if the block length is coherent with the frame length */
763     s->block_len = 1 << s->block_len_bits;
764     if ((s->block_pos + s->block_len) > s->frame_len)
765         return -1;
766
767     if (s->nb_channels == 2) {
768         s->ms_stereo = get_bits(&s->gb, 1);
769     }
770     v = 0;
771     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
772         a = get_bits(&s->gb, 1);
773         s->channel_coded[ch] = a;
774         v |= a;
775     }
776     /* if no channel coded, no need to go further */
777     /* XXX: fix potential framing problems */
778     if (!v)
779         goto next;
780
781     bsize = s->frame_len_bits - s->block_len_bits;
782
783     /* read total gain and extract corresponding number of bits for
784        coef escape coding */
785     total_gain = 1;
786     for(;;) {
787         a = get_bits(&s->gb, 7);
788         total_gain += a;
789         if (a != 127)
790             break;
791     }
792     
793     if (total_gain < 15)
794         coef_nb_bits = 13;
795     else if (total_gain < 32)
796         coef_nb_bits = 12;
797     else if (total_gain < 40)
798         coef_nb_bits = 11;
799     else if (total_gain < 45)
800         coef_nb_bits = 10;
801     else
802         coef_nb_bits = 9;
803
804     /* compute number of coefficients */
805     n = s->coefs_end[bsize] - s->coefs_start;
806     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++)
807         nb_coefs[ch] = n;
808
809     /* complex coding */
810     if (s->use_noise_coding) {
811
812         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
813             if (s->channel_coded[ch]) {
814                 int i, n, a;
815                 n = s->exponent_high_sizes[bsize];
816                 for(i=0;i<n;i++) {
817                     a = get_bits(&s->gb, 1);
818                     s->high_band_coded[ch][i] = a;
819                     /* if noise coding, the coefficients are not transmitted */
820                     if (a)
821                         nb_coefs[ch] -= s->exponent_high_bands[bsize][i];
822                 }
823             }
824         }
825         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
826             if (s->channel_coded[ch]) {
827                 int i, n, val, code;
828
829                 n = s->exponent_high_sizes[bsize];
830                 val = (int)0x80000000;
831                 for(i=0;i<n;i++) {
832                     if (s->high_band_coded[ch][i]) {
833                         if (val == (int)0x80000000) {
834                             val = get_bits(&s->gb, 7) - 19;
835                         } else {
836                             code = get_vlc(&s->gb, &s->hgain_vlc);
837                             if (code < 0)
838                                 return -1;
839                             val += code - 18;
840                         }
841                         s->high_band_values[ch][i] = val;
842                     }
843                 }
844             }
845         }
846     }
847            
848     /* exposant can be interpolated in short blocks. */
849     parse_exponents = 1;
850     if (s->block_len_bits != s->frame_len_bits) {
851         parse_exponents = get_bits(&s->gb, 1);
852     }
853     
854     if (parse_exponents) {
855         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
856             if (s->channel_coded[ch]) {
857                 if (s->use_exp_vlc) {
858                     if (decode_exp_vlc(s, ch) < 0)
859                         return -1;
860                 } else {
861                     decode_exp_lsp(s, ch);
862                 }
863             }
864         }
865     } else {
866         for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
867             if (s->channel_coded[ch]) {
868                 interpolate_array(s->exponents[ch], 1 << s->prev_block_len_bits, 
869                                   s->block_len);
870             }
871         }
872     }
873
874     /* parse spectral coefficients : just RLE encoding */
875     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
876         if (s->channel_coded[ch]) {
877             VLC *coef_vlc;
878             int level, run, sign, tindex;
879             int16_t *ptr, *eptr;
880             const int16_t *level_table, *run_table;
881
882             /* special VLC tables are used for ms stereo because
883                there is potentially less energy there */
884             tindex = (ch == 1 && s->ms_stereo);
885             coef_vlc = &s->coef_vlc[tindex];
886             run_table = s->run_table[tindex];
887             level_table = s->level_table[tindex];
888             /* XXX: optimize */
889             ptr = &s->coefs1[ch][0];
890             eptr = ptr + nb_coefs[ch];
891             memset(ptr, 0, s->block_len * sizeof(int16_t));
892             for(;;) {
893                 code = get_vlc(&s->gb, coef_vlc);
894                 if (code < 0)
895                     return -1;
896                 if (code == 1) {
897                     /* EOB */
898                     break;
899                 } else if (code == 0) {
900                     /* escape */
901                     level = get_bits(&s->gb, coef_nb_bits);
902                     /* NOTE: this is rather suboptimal. reading
903                        block_len_bits would be better */
904                     run = get_bits(&s->gb, s->frame_len_bits);
905                 } else {
906                     /* normal code */
907                     run = run_table[code];
908                     level = level_table[code];
909                 }
910                 sign = get_bits(&s->gb, 1);
911                 if (!sign)
912                     level = -level;
913                 ptr += run;
914                 if (ptr >= eptr)
915                     return -1;
916                 *ptr++ = level;
917                 /* NOTE: EOB can be omitted */
918                 if (ptr >= eptr)
919                     break;
920             }
921         }
922         if (s->version == 1 && s->nb_channels >= 2) {
923             align_get_bits(&s->gb);
924         }
925     }
926      
927     /* normalize */
928     {
929         int n4 = s->block_len / 2;
930         mdct_norm = 1.0 / (float)n4;
931         if (s->version == 1) {
932             mdct_norm *= sqrt(n4);
933         }
934     }
935
936     /* finally compute the MDCT coefficients */
937     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
938         if (s->channel_coded[ch]) {
939             int16_t *coefs1;
940             float *coefs, *exponents, mult, mult1, noise, *exp_ptr;
941             int i, j, n, n1, last_high_band;
942             float exp_power[HIGH_BAND_MAX_SIZE];
943
944             coefs1 = s->coefs1[ch];
945             exponents = s->exponents[ch];
946             mult = pow(10, total_gain * 0.05) / s->max_exponent[ch];
947             mult *= mdct_norm;
948             coefs = s->coefs[ch];
949             if (s->use_noise_coding) {
950                 mult1 = mult;
951                 /* very low freqs : noise */
952                 for(i = 0;i < s->coefs_start; i++) {
953                     *coefs++ = s->noise_table[s->noise_index] * (*exponents++) * mult1;
954                     s->noise_index = (s->noise_index + 1) & (NOISE_TAB_SIZE - 1);
955                 }
956                 
957                 n1 = s->exponent_high_sizes[bsize];
958
959                 /* compute power of high bands */
960                 exp_ptr = exponents + 
961                     s->high_band_start[bsize] - 
962                     s->coefs_start;
963                 last_high_band = 0; /* avoid warning */
964                 for(j=0;j<n1;j++) {
965                     n = s->exponent_high_bands[s->frame_len_bits - 
966                                               s->block_len_bits][j];
967                     if (s->high_band_coded[ch][j]) {
968                         float e2, v;
969                         e2 = 0;
970                         for(i = 0;i < n; i++) {
971                             v = exp_ptr[i];
972                             e2 += v * v;
973                         }
974                         exp_power[j] = e2 / n;
975                         last_high_band = j;
976                         trace("%d: power=%f (%d)\n", j, exp_power[j], n);
977                     }
978                     exp_ptr += n;
979                 }
980
981                 /* main freqs and high freqs */
982                 for(j=-1;j<n1;j++) {
983                     if (j < 0) {
984                         n = s->high_band_start[bsize] - 
985                             s->coefs_start;
986                     } else {
987                         n = s->exponent_high_bands[s->frame_len_bits - 
988                                                   s->block_len_bits][j];
989                     }
990                     if (j >= 0 && s->high_band_coded[ch][j]) {
991                         /* use noise with specified power */
992                         mult1 = sqrt(exp_power[j] / exp_power[last_high_band]);
993                         /* XXX: use a table */
994                         mult1 = mult1 * pow(10, s->high_band_values[ch][j] * 0.05);
995                         mult1 = mult1 / (s->max_exponent[ch] * s->noise_mult);
996                         mult1 *= mdct_norm;
997                         for(i = 0;i < n; i++) {
998                             noise = s->noise_table[s->noise_index];
999                             s->noise_index = (s->noise_index + 1) & (NOISE_TAB_SIZE - 1);
1000                             *coefs++ = (*exponents++) * noise * mult1;
1001                         }
1002                     } else {
1003                         /* coded values + small noise */
1004                         for(i = 0;i < n; i++) {
1005                             noise = s->noise_table[s->noise_index];
1006                             s->noise_index = (s->noise_index + 1) & (NOISE_TAB_SIZE - 1);
1007                             *coefs++ = ((*coefs1++) + noise) * (*exponents++) * mult;
1008                         }
1009                     }
1010                 }
1011
1012                 /* very high freqs : noise */
1013                 n = s->block_len - s->coefs_end[bsize];
1014                 mult1 = mult * exponents[-1];
1015                 for(i = 0; i < n; i++) {
1016                     *coefs++ = s->noise_table[s->noise_index] * mult1;
1017                     s->noise_index = (s->noise_index + 1) & (NOISE_TAB_SIZE - 1);
1018                 }
1019             } else {
1020                 /* XXX: optimize more */
1021                 for(i = 0;i < s->coefs_start; i++)
1022                     *coefs++ = 0.0;
1023                 n = nb_coefs[ch];
1024                 for(i = 0;i < n; i++) {
1025                     *coefs++ = coefs1[i] * exponents[i] * mult;
1026                 }
1027                 n = s->block_len - s->coefs_end[bsize];
1028                 for(i = 0;i < n; i++)
1029                     *coefs++ = 0.0;
1030             }
1031         }
1032     }
1033
1034 #ifdef DEBUG_TRACE
1035     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
1036         if (s->channel_coded[ch]) {
1037             dump_floats("exponents", 3, s->exponents[ch], s->block_len);
1038             dump_floats("coefs", 1, s->coefs[ch], s->block_len);
1039         }
1040     }
1041 #endif
1042     
1043     if (s->ms_stereo && s->channel_coded[1]) {
1044         float a, b;
1045         int i;
1046
1047         /* nominal case for ms stereo: we do it before mdct */
1048         /* no need to optimize this case because it should almost
1049            never happen */
1050         if (!s->channel_coded[0]) {
1051 #ifdef DEBUG_TRACE
1052             trace("rare ms-stereo case happened\n");
1053 #endif
1054             memset(s->coefs[0], 0, sizeof(float) * s->block_len);
1055             s->channel_coded[0] = 1;
1056         }
1057         
1058         for(i = 0; i < s->block_len; i++) {
1059             a = s->coefs[0][i];
1060             b = s->coefs[1][i];
1061             s->coefs[0][i] = a + b;
1062             s->coefs[1][i] = a - b;
1063         }
1064     }
1065
1066     /* build the window : we ensure that when the windows overlap
1067        their squared sum is always 1 (MDCT reconstruction rule) */
1068     /* XXX: merge with output */
1069     {
1070         int i, next_block_len, block_len, prev_block_len, n;
1071         float *wptr;
1072
1073         block_len = s->block_len;
1074         prev_block_len = 1 << s->prev_block_len_bits;
1075         next_block_len = 1 << s->next_block_len_bits;
1076
1077         /* right part */
1078         wptr = window + block_len;
1079         if (block_len <= next_block_len) {
1080             for(i=0;i<block_len;i++)
1081                 *wptr++ = s->windows[bsize][i];
1082         } else {
1083             /* overlap */
1084             n = (block_len / 2) - (next_block_len / 2);
1085             for(i=0;i<n;i++)
1086                 *wptr++ = 1.0;
1087             for(i=0;i<next_block_len;i++)
1088                 *wptr++ = s->windows[s->frame_len_bits - s->next_block_len_bits][i];
1089             for(i=0;i<n;i++)
1090                 *wptr++ = 0.0;
1091         }
1092
1093         /* left part */
1094         wptr = window + block_len;
1095         if (block_len <= prev_block_len) {
1096             for(i=0;i<block_len;i++)
1097                 *--wptr = s->windows[bsize][i];
1098         } else {
1099             /* overlap */
1100             n = (block_len / 2) - (prev_block_len / 2);
1101             for(i=0;i<n;i++)
1102                 *--wptr = 1.0;
1103             for(i=0;i<prev_block_len;i++)
1104                 *--wptr = s->windows[s->frame_len_bits - s->prev_block_len_bits][i];
1105             for(i=0;i<n;i++)
1106                 *--wptr = 0.0;
1107         }
1108     }
1109
1110     
1111     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
1112         if (s->channel_coded[ch]) {
1113             FFTSample output[BLOCK_MAX_SIZE * 2];
1114             float *ptr;
1115             int i, n4, index, n;
1116
1117             n = s->block_len;
1118             n4 = s->block_len / 2;
1119             imdct_calc(&s->mdct_ctx[bsize], 
1120                        output, s->coefs[ch], s->mdct_tmp);
1121
1122             /* XXX: optimize all that by build the window and
1123                multipying/adding at the same time */
1124             /* multiply by the window */
1125             for(i=0;i<n * 2;i++) {
1126                 output[i] *= window[i];
1127             }
1128
1129             /* add in the frame */
1130             index = (s->frame_len / 2) + s->block_pos - n4;
1131             ptr = &s->frame_out[ch][index];
1132             for(i=0;i<n * 2;i++) {
1133                 *ptr += output[i];
1134                 ptr++;
1135             }
1136
1137             /* specific fast case for ms-stereo : add to second
1138                channel if it is not coded */
1139             if (s->ms_stereo && !s->channel_coded[1]) {
1140                 ptr = &s->frame_out[1][index];
1141                 for(i=0;i<n * 2;i++) {
1142                     *ptr += output[i];
1143                     ptr++;
1144                 }
1145             }
1146         }
1147     }
1148  next:
1149     /* update block number */
1150     s->block_num++;
1151     s->block_pos += s->block_len;
1152     if (s->block_pos >= s->frame_len)
1153         return 1;
1154     else
1155         return 0;
1156 }
1157
1158 /* decode a frame of frame_len samples */
1159 static int wma_decode_frame(WMADecodeContext *s, int16_t *samples)
1160 {
1161     int ret, i, n, a, ch, incr;
1162     int16_t *ptr;
1163     float *iptr;
1164
1165     trace("***decode_frame: %d size=%d\n", frame_count++, s->frame_len);
1166
1167     /* read each block */
1168     s->block_num = 0;
1169     s->block_pos = 0;
1170     for(;;) {
1171         ret = wma_decode_block(s);
1172         if (ret < 0) 
1173             return -1;
1174         if (ret)
1175             break;
1176     }
1177
1178     /* convert frame to integer */
1179     n = s->frame_len;
1180     incr = s->nb_channels;
1181     for(ch = 0; ch < s->nb_channels; ch++) {
1182         ptr = samples + ch;
1183         iptr = s->frame_out[ch];
1184
1185         for(i=0;i<n;i++) {
1186             a = lrint(*iptr++);
1187             if (a > 32767)
1188                 a = 32767;
1189             else if (a < -32768)
1190                 a = -32768;
1191             *ptr = a;
1192             ptr += incr;
1193         }
1194         /* prepare for next block */
1195         memmove(&s->frame_out[ch][0], &s->frame_out[ch][s->frame_len],
1196                 s->frame_len * sizeof(float));
1197         /* XXX: suppress this */
1198         memset(&s->frame_out[ch][s->frame_len], 0, 
1199                s->frame_len * sizeof(float));
1200     }
1201
1202 #ifdef DEBUG_TRACE
1203     dump_shorts("samples", samples, n * s->nb_channels);
1204 #endif
1205     return 0;
1206 }
1207
1208 static int wma_decode_superframe(AVCodecContext *avctx, 
1209                                  void *data, int *data_size,
1210                                  UINT8 *buf, int buf_size)
1211 {
1212     WMADecodeContext *s = avctx->priv_data;
1213     int nb_frames, bit_offset, i, pos, len;
1214     uint8_t *q;
1215     int16_t *samples;
1216     
1217     trace("***decode_superframe:\n");
1218
1219     samples = data;
1220
1221     init_get_bits(&s->gb, buf, buf_size);
1222     
1223     if (s->use_bit_reservoir) {
1224         /* read super frame header */
1225         get_bits(&s->gb, 4); /* super frame index */
1226         nb_frames = get_bits(&s->gb, 4) - 1;
1227
1228         bit_offset = get_bits(&s->gb, s->byte_offset_bits + 3);
1229
1230         if (s->last_superframe_len > 0) {
1231             //        printf("skip=%d\n", s->last_bitoffset);
1232             /* add bit_offset bits to last frame */
1233             if ((s->last_superframe_len + ((bit_offset + 7) >> 3)) > 
1234                 MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE)
1235                 return -1;
1236             q = s->last_superframe + s->last_superframe_len;
1237             len = bit_offset;
1238             while (len > 0) {
1239                 *q++ = (get_bits)(&s->gb, 8);
1240                 len -= 8;
1241             }
1242             if (len > 0) {
1243                 *q++ = (get_bits)(&s->gb, len) << (8 - len);
1244             }
1245             
1246             /* XXX: bit_offset bits into last frame */
1247             init_get_bits(&s->gb, s->last_superframe, MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE);
1248             /* skip unused bits */
1249             if (s->last_bitoffset > 0)
1250                 skip_bits(&s->gb, s->last_bitoffset);
1251             /* this frame is stored in the last superframe and in the
1252                current one */
1253             if (wma_decode_frame(s, samples) < 0)
1254                 return -1;
1255             samples += s->nb_channels * s->frame_len;
1256         }
1257
1258         /* read each frame starting from bit_offset */
1259         pos = bit_offset + 4 + 4 + s->byte_offset_bits + 3;
1260         init_get_bits(&s->gb, buf + (pos >> 3), MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE - (pos >> 3));
1261         len = pos & 7;
1262         if (len > 0)
1263             skip_bits(&s->gb, len);
1264     
1265         s->reset_block_lengths = 1;
1266         for(i=0;i<nb_frames;i++) {
1267             if (wma_decode_frame(s, samples) < 0)
1268                 return -1;
1269             samples += s->nb_channels * s->frame_len;
1270         }
1271
1272         /* we copy the end of the frame in the last frame buffer */
1273         pos = get_bits_count(&s->gb) + ((bit_offset + 4 + 4 + s->byte_offset_bits + 3) & ~7);
1274         s->last_bitoffset = pos & 7;
1275         pos >>= 3;
1276         len = buf_size - pos;
1277         if (len > MAX_CODED_SUPERFRAME_SIZE) {
1278             return -1;
1279         }
1280         s->last_superframe_len = len;
1281         memcpy(s->last_superframe, buf + pos, len);
1282     } else {
1283         /* single frame decode */
1284         if (wma_decode_frame(s, samples) < 0)
1285             return -1;
1286         samples += s->nb_channels * s->frame_len;
1287     }
1288     *data_size = (int8_t *)samples - (int8_t *)data;
1289     return s->block_align;
1290 }
1291
1292 static int wma_decode_end(AVCodecContext *avctx)
1293 {
1294     WMADecodeContext *s = avctx->priv_data;
1295     int i;
1296
1297     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
1298         mdct_end(&s->mdct_ctx[i]);
1299     for(i = 0; i < s->nb_block_sizes; i++)
1300         av_free(s->windows[i]);
1301
1302     if (s->use_exp_vlc) {
1303         free_vlc(&s->exp_vlc);
1304     }
1305     if (s->use_noise_coding) {
1306         free_vlc(&s->hgain_vlc);
1307     }
1308     for(i = 0;i < 2; i++) {
1309         free_vlc(&s->coef_vlc[i]);
1310         av_free(s->run_table[i]);
1311         av_free(s->level_table[i]);
1312     }
1313     
1314     return 0;
1315 }
1316
1317 AVCodec wmav1_decoder =
1318 {
1319     "wmav1",
1320     CODEC_TYPE_AUDIO,
1321     CODEC_ID_WMAV1,
1322     sizeof(WMADecodeContext),
1323     wma_decode_init,
1324     NULL,
1325     wma_decode_end,
1326     wma_decode_superframe,
1327 };
1328
1329 AVCodec wmav2_decoder =
1330 {
1331     "wmav2",
1332     CODEC_TYPE_AUDIO,
1333     CODEC_ID_WMAV2,
1334     sizeof(WMADecodeContext),
1335     wma_decode_init,
1336     NULL,
1337     wma_decode_end,
1338     wma_decode_superframe,
1339 };